Biología de Membranas y Reparación axonal

Grupo de Biología de Membrana y Reparación Axonal

Biología de Membranas y Reparación axonal

 

Investigador principal: Dr. José Abad Rodríguez

E-mail: jabadr@sescam.jccm.es

Tel.: (34) 925 396 832

 

El Laboratorio de Biología de Membranas y Regeneración Axonal (LBM) investiga la organización de la membrana plasmática y su papel en la diferenciación de las neuronas, con especial interés en la regeneración del sistema nervioso central y en patologías degenerativas. En particular estudiamos el papel de los glicanos (en glicolípidos y glicoproteínas) y de las proteínas que los unen (lectinas) en el crecimiento, la mielinización y la regeneración axonales.

 

Como hitos más destacados de mi trayectoria antes de incorporarme como IP al Hospital Nacional de Parapléjicos (HNP) se encuentran la descripción de la influencia del colesterol de la membrana neuronal en la producción de péptido beta-amiloide en la enfermedad de Alzheimer (12,13) y el establecimiento del papel de la sialidasa de membrana Neu3 en la determinación, el crecimiento y la regeneración de los axones, tanto in vitro como in vivo (8,11,14). Una vez en el HNP, hemos establecido la importancia de las galectinas en algunas funciones centrales de la fisiología axonal, como la estimulación local de la ramificación axonal por galectina-3 fosforilada (10), y el mecanismo de transporte axonal de glicoproteínas dependiente de sulfátidos y galectina-4 (9).  Recientemente, hemos mostrado que la galectina-4 se expresa en segmentos de la membrana axonal inhibiendo localmente su mielinización in vitro (5), y que su ausencia provoca déficits neurológicos a nivel sináptico en ratones que no la expresan (estirpe LGalS4-KO). Los mecanismos que provocan este fenotipo están siendo estudiados actualmente a nivel de sistema nervioso y, dada la elevada expresión de esta lectina en el tracto digestivo, también estamos evaluando la posible implicación del eje “intestino-cerebro” (gut-brain axis) en el mencionado fenotipo neurológico.

 

Para conseguir nuestros objetivos, trabajamos con sistemas in vitro, utilizando como base cultivos primarios de neuronas, astrocitos, oligodendrocitos y microglia de roedor, o cultivos de líneas celulares establecidas. La microscopia convencional, confocal y time-lapse son nuestras técnicas de análisis celular y tisular (immunohistoquímica) más habituales. Además, en la actualidad desarrollamos métodos de análisis basados en microscopía high-content screening, apoyada por protocolos de inteligencia artificial, en colaboración con el servicio de microscopía de nuestro centro (Resp. Dr. José Ángel Rodríguez Alfaro). Combinamos los análisis microscópicos con métodos estándar de biología molecular (clonaje, RT-PCR, etc) y de análisis bioquímico (inmunoblot, ELISA, etc.). Una característica distintiva de nuestro grupo es nuestra especialización en el análisis de membranas y lípidos, tanto en células vivas (unión de superficie, co-patching...), tejidos (tinciones de Fast Blue y Black Gold para mielina...), como en extractos celulares (fraccionamiento de membrana, purificación de rafts y sinaptosomas, extracción y análisis de lípidos/glicolípidos). Recientemente hemos iniciado la puesta a punto de análisis lipidómico de muestras complejas por LC-MS, en colaboración con el servicio de Proteómica de nuestro centro (Resp. Dra. Gemma Barroso). Asimismo, hemos puesto a punto varios sistemas experimentales para evaluar la función cognitiva de roedores en el contexto de nuestra investigación con los ratones KO mencionados anteriormente, complementados con estudios electrofisiológicos in vivo que desarrollamos en colaboración con el grupo de Neurofisiología Experimental del HNP (IP Dr. Juan de los Reyes Aguilar Lepe).

 

 

Publicaciones seleccionadas

 

1- Habermann F.A., Kaltner H., Higuero A. M., García Caballero G., Ludwig A-K., Manning J.C. , Abad-Rodríguez J.* and Gabius H-J*. What Cyto- and Histochemistry Can Do to Crack the Sugar Code. Acta Histochem. Cytochem. 54 (2): 31–48, 2021

 

2- Kutzner TJ, Higuero AM, Süßmair M, Kopitz J, Hingar M, Díez-Revuelta N, Caballero GG, Kaltner H, Lindner I, Abad-Rodríguez J*, Reusch D*, Gabius HJ*. How presence of a signal peptide affects human galectins-1 and -4: Clues to explain common absence of a leader sequence among adhesion/growth-regulatory galectins. Biochim Biophys Acta Gen Subj 2020; 1864(1):129449.

 

3- Kaltner H, Abad-Rodríguez J, Corfield AP, Kopitz J, Gabius HJ. The sugar code: letters and vocabulary, writers, editors and readers and biosignificance of functional glycan-lectin pairing. Biochem J. 2019; 476(18):2623.

 

4- Ledeen RW., Kopitz J., Abad-Rodríguez J., Gabius HJ. Glycan Chains of Gangliosides: Functional Ligands for Tissue Lectins (Siglecs/Galectins). Prog Mol Biol Transl Sci. 2018;156:289-324.

 

5- Díez-Revuelta N.,Higuero A.M.,Velasco S, Peñas-de-la-Iglesia M., Gabius HJ, Abad-Rodríguez J*. Neurons define non-myelinated axon segments by the regulation of galectin-4-containing axon membrane domains. Sci Rep. 2017; 25;7(1):12246.

 

6- Higuero A.M., Díez-Revuelta N., Abad-Rodríguez J*. The sugar code in neuronal physiology. Histochem. Cell Biol. 2017; 147(2):257-267 Abad-Rodríguez J*., Díez-Revuelta N. Axon glycoprotein routing in nerve polarity, function, and repair. TIBS July 2015; 40(7):385-396

 

7- Oliviero A.; Carrasco-Lopez M.C.; Campolo M.; Perez-Borrego Y.A., Soto-León V., Javier Gonzalez-Rosa; Alonso M Higuero; Bryan A Strange; Jose Abad-Rodriguez; Foffani G. Safety study of transcranial static magnetic field stimulation (tSMS) of the human cortex. Brain Stimul. 2015 May-Jun;8(3):481-5

 

8- Kappagantula S., Andrews M.R., Cheah M., Abad-Rodríguez J., Dotti C.G., Fawcett J.W. Neu-3 Sialidase-mediated ganglioside conversion is necessary for axon regeneration and is blocked in CNS axons. J. Neurosci.  2014, 34(7):2477-2492.

 

9- Velasco S, Díez-Revuelta N, Hernández-Iglesias T, Kaltner H, André S, Gabius HJ, Abad-Rodríguez J. Neuronal Galectin-4 is required for axon growth and for the organization of axonal membrane L1 delivery and clustering. J Neurochem. 2013 Apr;125(1):49-62.

 

10- Díez-Revuelta N., Velasco S., André S., Kübler D., Gabius H.J. and Abad-Rodríguez J. Phosphorylation of adhesion/growth-regulatory human Galectin-3 leads to the induction of axonal branching by local membrane L1/ERM redistribution. J Cell Sci. 2010 Mar 1;123: 671-81.

 

11- Santos Da Silva J, Hasegawa T, Miyagi T, Dotti CG. and Abad Rodríguez J.  Asymmetric membrane ganglioside sialidase activity specifies axonal fate. Nature Neurosci. 2005, May; 8(5): 606-15.

 

12- Abad-Rodríguez J, Ledesma MD, Craessaerts K, Perga S, Medina M, Delacourte A, Dingwall C, De Strooper B and Dotti CG. Neuronal membrane cholesterol loss enhances amyloid peptide generation. J. Cell Biol. 2004 Dec 6;167(5):953-60.

 

13- Ledesma MD*, Abad-Rodríguez J.* , Galvan C, Biondi E., Navarro P., Delacourte A, Dingwall C, and Dotti CG. Raft disorganization leads to reduced plasmin activity in Alzheimer’s disease brains. EMBO Rep. 2003 Dec; 4(12):1190-6.

 

14- Rodriguez JA, Piddini E, Hasegawa T, Miyagi T, Dotti CG. Plasma membrane ganglioside sialidase regulates axonal growth and regeneration in hippocampal neurons in culture. J. Neurosci. 2001 Nov 1;21(21):8387-95.

 

 

Líneas de investigación

 

1- Papel de los glicanos y sus interacciones en la función neuronal

Utilizando proteínas de unión a carbohidratos (galectinas) y análogos obtenidos por ingeniería recombinante, estudiamos el efecto de las interacciones de los glicanos en el crecimiento, la guía, la regeneración y la mielinización axonal, así como su papel en funciones cognitivas como memoria y aprendizaje.

 

2- Función de los lípidos en la membrana neuronal

El colesterol es un integrante fundamental de las membranas biológicas, siendo particularmente relevante en la membrana neuronal. Nosotros esudiamos su dinámica y metabolismo en el sistema nervioso en relación con la función sináptica o la enfermedad de Alzheimer, entre otros aspectos.
Por otro lado, hemos determinado que los gangliósidos (un tipo de glicosfingolípidos) modulan  el crecimiento axonal y que la modificación de algunos de ellos en la membrana axonal (por acción de sialidasas como la Neu3) es necesaria para la regeneración de axones dañados. Nosotros investigamos estas modificaciones buscando su aplicación en la recuperación del sistema nervioso lesionado.

 

 

Proyectos en curso

 

Molecular characterization, neuronal specificity and function of non-myelinated axon segments

Financiado por: Proyectos RETOS. Agencia Estatal De Investigación MINECO SAF2017-83821-R

 

Los segmentos axonales no mielinizados como reguladores de la plasticidad axonal asociada a la memoria y el aprendizaje. Caracterización molecular y funcional en el hipocampo

Financiado por: Proyecto de investigación científica de la Consejería de Educación, Cultura y Deportes de Castilla La Mancha SBPLY/17/180501/000250

 

 

Equipo

 

José Abad Rodríguez: Investigador principal. Doctor en Ciencias Químicas (Bioquímica y Biología Molecular) por la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), 1995. SESCAM, Técnico Titulado Superior (interino)

https://www.linkedin.com/in/josé-abad-rodríguez-5ab1371b

https://www.researchgate.net/profile/Jose-Abad-Rodriguez

 

Alonso Higuero Romero:  Investigador Posdoctoral, Doctor en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina. Universidad Autónoma de Madrid (UAM). SESCAM, Técnico Titulado Superior (interino)
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=14035342700

 

Natalia Díez Revuelta: Investigadora posdoctoral, Doctora en Biología. Universidad Complutense de Madrid (UCM). Contratada EMER.
http://www.linkedin.com/pub/natalia-d%C3%ADez-revuelta/35/10a/128

 

María Elvira Brocca: Investigadora posdoctoral, Doctora en Bioquímica Humana. Universidad Nacional de Buenos Aires. Contratada Fundación.
https://www.linkedin.com/in/maria-elvira-brocca-259964158/
https://www.researchgate.net/profile/Maria_Brocca2

 

Arancha Mora Rubio: Investigadora predoctoral; Grado en Bioquímica y Máster en Investigación Biomédica Traslacional (Beca de doctorado de la Consejería de Educación de CLM)
https://www.linkedin.com/in/arancha-mora-rubio-302439193/

 

David Martos Puñal: Técnico de laboratorio, Titulado Técnico Superior de Laboratorio. Contratado en sustitución de M. Peñas (EMER)

 

Cristina de Paz Vela: Técnico de laboratorio, Titulado Técnico Superior de Laboratorio. Contratada con cargo a proyecto.

https://www.linkedin.com/in/cristina-de-paz-5672ab1bb

 

María Peñas de la Iglesia: Técnico de laboratorio, Titulada Técnico Superior de Laboratorio. Contratada EMER (en excedencia)