TRABAJO FIN DE GRADO GRADO EN MEDICINA
Santander, Junio 2016
FACULTAD DE MEDICINA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA
Autora: M. Soledad Castillo Iglesias Directora: M. Teresa Berciano Blanco Co director: Miguel Lafarga Coscojuela
BASES%CELULARES%Y%MOLECULARES%DE%
LA%ATROFIA%MUSCULAR%ESPINAL%(SMA):%%
Papel%del%factor%de%supervivencia%%%%%%%%%%%%%
de%las%motoneuronas%(SMN)
CELLULAR%AND%MOLECULAR%BASIS%OF%%%%%%%%%%%%
SPINAL%MUSCULAR%ATROPHY%(SMA):%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
Role%of%the%survival%motor%neuron%
protein%(SMN)
Agradecimientos.
Agradezco.en.primer.lugar.a.mi.directora.de.TFG,.Maite.Berciano,.la.ayuda,.el.apoyo.y.
los. bueno. consejos. que. me. ha. dado.. Gracias. por. el. cariño. con. el. que. siempre. me.
recibes,.por.los.ratos.diverAdos.que.hemos.pasado.aprendiendo.y.por.enseñarme.con.
tu.ejemplo.lo.graAficante.que.es.el.trabajo.duro...
Así.mismo,.quiero.dar.las.gracias.a.Miguel.Lafarga,.por.su.valiosa.labor.docente.y.por.
iniciarme.en.el.conocimiento.de.la.Biología.Celular...
También.quiero.dar.las.gracias.al.resto.del.“EQUIPO.SMA”:.Olga.y.Oriol,.que.siempre.
han.estado.dispuestos.a.colaborar.conmigo.en.este.proyecto..
A.los.amigos.que.he.hecho.durante.la.carrera,.gracias.por.vuestra.amistad.y.por.los.
incontables.buenos.momentos.que.hemos.vivido.juntos..
A. mis. amigas. de. siempre,. gracias. por. animarme,. apoyarme. y. ayudarme. a. ser. mejor.
durante.todos.estos.años..
Y.gracias.a.mi.familia..A.mis.padres.por.confiar.siempre.en.mí.y.recordarme.cada.día.
que.soy.“valiente.y.trabajadora”..Y.a.mis.abuelos;.espero.que.os.sintáis.orgullosos...
ÍNDICE'''''
ABREVIATURAS' RESUMEN'
'
1.'INTRODUCCIÓN'………1'
2.'PLANTEAMIENTO'DEL'TRABAJO'………..3'
3.'OBJETIVOS'………5'
4.'MATERIAL'Y'MÉTODOS'………..7'
4.1'Revisión'bibliográfica'……….7'
4.2'Estudio'histopatológico'en'el'ratón'smnQ/Q'SMN2%SMNΔ7%………7'
5.'RESULTADOS'Y'DISCUSIÓN'.……….9'
5.1'Genética'molecular,'clínica'y'clasificación'de'la'SMA'………9'
5.1.1(Gené-ca(molecular(de(la(SMN……….9(
5.1.2(Rasgos(clínicos(de(la(SMA(……….10(
5.1.3(Clasificación(de(la(SMA(………..11(
5.2'Estructura'molecular'de'la'SMN'nativa'y'su'acoplamiento'en'el'complejo'SMN(….15' 5.2.1(La(proteína(SMN(en(su(estado(monomérico(………..15(
5.2.2(La(proteína(SMN(homooligomerizada(en(el(complejo(SMN(……….17(
5.3'Implicación'funcional'del'complejo'SMN'en'la'biogénesis'de'snRNPs' espliceosomales'en'la'salud'y'en'la'enfermedad'de'la'SMA(……….18'
5.3.1(Función(del(complejo(SMN(en(la(biogénesis(de(los(preMsnRNPs( espliceosomales(………..19(
5.3.1.1(Participación(del(complejo(SMN(en(la(etapa(citoplasmática(en(la( biogénesis(de(las(preMsnRNPs(………20(
5.3.1.2(Etapa(nuclear(madurativa(de(las(preMsnRNPs:(el(cuerpo(nuclear(de( Cajal((CB)(………..22(
Relato(histórico(………22(
Papel(funcional(del(CB(en(la(biogénesis(de(snRNPs(………24(
Implicación(funcional(de(las(proteínas(SMN(y(la(coilina(en(la( patología(del(CB(………..25(
5.4'Modelo'animal'de'SMA'tipo'I'por'deleción'del'exón'7'(SMNΔ7)!………26!
5.4.1(La(expresión(murina(de(smnM/M(SMN2(y(SMNΔ7(induce(alteración(en(la( proteostasis(de(las(motoneuronas………28(
5.4.2(La(expresión(murina(de(smnM/M(SMN2(y(SMNΔ7(induce(cambios( histopatológicos(en(el(citoplasma(y(en(el(núcleo(de(las(motoneuronas(………..29(
5.5'Estrategias'terapéuticas'en'la'SMA'………..32'
5.5.1(Terapia(farmacológica(………32(
Incremento(de(los(trásncritos(del(gen(SMN2(por(activación(del(promotor( SMN2!………..…32!
Inclusión(del(exón(7(de(SMN2!………..33!
Estabilización(de(la(proteína(SMN(………..34(
Neuroprotectores(……….34(
Fuerza(muscular(………34(
5.5.2(Terapia(génica((………34(
5.5.3(Terapia(celular(………35(
5.5.4(Otras(medidas(terapéuticas(………..35(
6.'BIBLIOGRAFÍA'………..37(
ABREVIATURAS*
ASOs:!Oligonuclótidos!anti/sentido!
AAV:!Vector!viral!adenoasociado!!
CB:!Cuerpo!de!Cajal!
ESC:*Célula!madre!embrionaria!
Go:*Aparato!de!Golgi!
HDAC:!Histonas!deace=lasas!
IP:*Ioduro!de!propidio!
iPCs:!Célula!madre!pluripotente!inducida!
ISS5N1:!Silenciador!del!splicing!N1
m7G5cap:*Caperuza!de!7/me=lguanosina!
m3G5cap:*Caperuza!de!3/me=lguanosina!
ME:!Microscopía!Electrónica!
Mi:!Mitocondria!!
MOE:!2’/O/metoxietil!
mRNAs:!RNAs!mensajeros!
RE:!ReLculo!endoplasmá=co!
RER:!ReLculo!endoplasmá=co!rugoso!
scaRNA:*“Small!Cajal!body/specific!RNAs”!
SMA:!Atrofia!muscular!espinal!
SMN:!Factor!de!supervivencia!de!las!motoneuronas!
SMNΔ7:*Gen!SMN!con!deleción!del!exón!7!
snRNP:*Ribonucleoproteínas!nucleares!pequeñas!
U*snRNA:*RNAs!nucleares!pequeños!ricos!en!uridina!
Y/G5box:*Dominio!=rosina/glicina
RESUMEN''
La#atrofia#muscular#espinal#(SMA)#es#una#enfermedad#infantil#hereditaria#caracterizada#
por# la# muerte# de# las# motoneuronas# con# denervación# y# atrofia# muscular# que# puede#
ocasionar# la# muerte# de# los# pacientes# por# insuficiencias# respiratoria.# Su# herencia# es#
autosómica# recesiva# por# deleción# o# mutaciones# en# el# gen# “Survival# Motor# Neuron#
1”#(SMN1),#que#codifica#la#proteína#SMN.#En#el#hombre#existe#un#gen#homólogo,#SMN2,#
que# produce# niveles# muy# bajos# de# SMN# completa# y# no# evita# la# aparición# de# la#
enfermedad.# La# SMN# es# multifuncional# y# ubicua# en# todas# las# células# somáticas.# Su#
función# mejor# conocida# es# el# ensamblaje# de# los# espliceosomas,# un# macroKcomplejo#
implicado#en#la#maduración#de#los#mRNAs#codificantes#de#proteínas.#En#el#citoplasma#
actúa#como#chaperona#ensamblando#un#U#snRNAs#con#el#complejo#espliceosomal#Sm#
para#formar#las#preKsnRNPs#que,#unidas#a#la#SMN,#son#importadas#al##cuerpo#nuclear#de#
Cajal#donde#culmina#su#maduración.#El#déficit#de#SMN#causa#en#los#pacientes#con#SMA#
disfunción# del# splicing# y# de# la# proteostasis,# siendo# las# motoneuronas,# por# su#
requerimiento#metabólico,#las#más#vulnerables.#No#hay#ninguna#terapia#efectiva#para##
enfermedad,# por# lo# que# avanzar# en# el# conocimiento# de# la# patogenia# molecular# es#
fundamental#para#diseñar#nuevas#estrategias#terapéuticas.#
Palabras'clave:#Factor#de#supervivencia#de#las#motoneuronas#(SMN),#Atrofia#Muscular#
Espinal#(SMA),#Motoneuronas,#Cuerpo#nuclear#de#Cajal,##preKmRNA#“splicing”#
SUMMARY'
The#espinal#muscular#atrophy#(SMA)# #is#an#inherited#neuromuscular#disease#primarily#
affecting# children.# SMA# causes# degeneration# and# loss# of# motor# neuron,# leading# to#
denervation# and# muscular# atrophy# and,# in# several# cases,# to# respiratoty# failure# and#
death.#The#disease#is#caused#by#deletion#or#mutation#of#the#survival#motor#neuron#1#
(SMN1)#gene,#that#encodes#the#SMN#protein.#The#human#genome#contains#a#second#
SMN2# gene# that# produced# very# reduced# levels# of# SMN,# which# is# not# yet# enough# to#
compensate#the#loss#of#SMN#in#SMA.#SMN#is#a#multifunctional#protein#that#is#expressed#
in#all#somatic#cells.#The#best#known#function#of#SMN#is#the#assembly##of#snRNPs#of#the#
spliceosome,# a# macromolecular# complex# involved# in# preKmRNA# splicing.# In# the#
cytoplasm,#SMN#forms#part#of#the#SMN#complex#that#serves#as#a#chaperone#promoting#
the#assembly#of#U#snRNAs#with#Sm#proteins#to#form#preKsnRNPs,#which#are#imported#to#
the# nucleus# and# targeted# to# Cajal# bodies# where# culminate# their# maturation.# SMN#
deficiency#in#SMA#patients#leads#to#disturbances#of#splicing#and#proteostasis,#the#motor#
neurons#being#the#most#vulnerable#cells.#In#spite#of#the#important#scientific#progress#in#
the#SMA#field,#this#has#not#yet#to#an#effective#treatment#for#SMA.#
Key' words:# survival# motor# neuron# (SMN),# Spinal# Muscular# Atrophy# (SMA),# Motor#
neurons,#Cajal#Body,#preKmRNA#splicing#
1.#INTRODUCCIÓN!
La!atrofia!muscular!espinal!(SMA!por!sus!siglas!en!inglés,!Spinal!Muscular!Atrophy)!es!
una! enfermedad! hereditaria! de! la! neurona! motora! que,! en! muchos! casos,! causa! la!
muerte!en!la!primera!infancia.!La!SMA!familiar!más!común,!consAtuyendo!el!95!%!de!
los!casos,!está!causada!por!la!mutación!o!deleción!del!gen!SMN1!que!codifica!el!factor!
SMN(por! sus! siglas! en! inglés,! Survival! Motor! Neuron).! El! déficit! de! SMN! causa!
denervación!muscular!por!pérdida!de!las!neuronas!motoras!alfa!del!asta!anterior!de!la!
médula!espinal,!lo!cual!da!lugar!a!una!atrofia,!debilidad!y!parálisis!generalizada!de!los!
músculos!esqueléAcos!(Kolb!y!Kissel,!2015).!
El! descubrimiento! de! que! la! SMA! puede! deberse! a! diferentes! mutaciones! en! el! gen!
SMN1! por! Lefebvre! y! sus! colaboradores! (1995)! ha! ayudado! mucho! a! determinar! el!
diagnósAco!individual!de!los!pacientes!y!a!conocer!la!patogénesis!de!la!enfermedad.!En!
todos!los!casos,!el!patrón!de!transmisión!genéAca!es!autosómico!recesivo!y!está!ligado!
con!el!brazo!largo!de!cromosoma!5!en!la!región!q11.2Oq13.3.!Muy!frecuentemente,!se!
describe! consanguinidad! entre! los! padres! y! la! severidad! clínica! está! inversamente!
relacionada!con!los!niveles!celulares!de!la!proteína!SMN!funcional.!El!hecho!de!que,!el!
factor! SMN! es! crucial! para! la! supervivencia! de! las! células! eucariotas,! hace! que! se!
exprese!ubicuamente,!en!todas!las!células!del!organismo,!tanto!en!el!citoplasma!como!
en!el!núcleo!celular.!Entre!sus!múlAples!funciones!debemos!de!destacar!su!papel!en!el!
metabolismo!de!los!RNAs!mensajeros!(mRNAs)!lo!que!la!hace!esencial!para!la!correcta!
proteostásis!y,!consecuentemente,!para!la!viabilidad!de!todas!las!células!somáAcas;!si!
bien,! las! motoneuronas! por! su! elevada! síntesis! de! proteínas! son! especialmente!
vulnerables!al!déficit!de!SMN!(Schmalbruch!y!Haase,!2001;!Tisdale!y!Pellizoni,!2015).!El!
avance!en!el!conocimiento!de!la!genéAca!y!de!las!bases!moleculares!de!la!enfermedad!
junto! con! el! desarrollo! de! modelos! animales! modificados! genéAcamente! para!
desarrollar!variantes!concretas!de!la!SMA!han!sido!fundamentales!para!comprender!su!
fisiopatología!y!para!abrir!futuras!expectaAvas!terapéuAcas!para!una!enfermedad!que!
en!la!actualidad!no!Aene!cura.!
Aunque!la!SMA!es!una!enfermedad!causada,!casi!exclusivamente,!por!defectos!en!la!
expresión!del!gen!SMN1,!clínicamente!es!bastante!heterogénea!y,!consecuentemente,!
es!diYcil!establecer!una!clasificación.!Tradicionalmente!se!divide!en!tres!formas!clínicas!
basadas!en!el!debut!de!los!síntomas!clínicos!y!en!el!nivel!de!la!afectación!motora:!el!
Apo!I,!o!infanAl,!que!es!la!forma!más!grave!y!precoz;!el!Apo!II,!o!intermedia,!la!cual!
comienza!antes!de!los!dos!años;!y,!el!Apo!III!o!juvenil,!la!forma!mas!benigna,!en!la!cual!
los!pacientes!afectados!pueden!llegar!a!caminar,!aunque!con!dificultad.!No!obstante,!
independiente!del!Apo!de!la!SMA!se!trata!de!una!enfermedad!con!muy!mal!pronósAco.!
En!el!caso!de!la!SMA!de!Apo!I,!los!niños!presentan!cifras!de!supervivencia!mediana!de!
unos!pocos!meses!a!un!año!desde!el!momento!del!diagnósAco!que!es,!por!lo!general,!
prenatal.!Desafortunadamente,!no!existe!en!la!actualidad!ningún!tratamiento!efecAvo!
en!la!prolongación!de!la!supervivencia!de!los!pacientes.!Tan!sólo!las!terapias!paliaAvas!
pueden! minimizar! los! síntomas! clínicos! de! la! enfermedad! (Kolb! y! Kissel,! 2015).! De!
hecho,!el!dramáAco!desenlace!clínico!de!la!SMA!ha!hecho!que!en!la!actualidad!se!esté!
haciendo! un! esfuerzo! mulAdisciplinario! de! apoyo! a! la! invesAgación! de! esta!
enfermedad,! tanto! a! nivel! insAtucional! como! empresarial! que! está! avalada! por!
fundaciones!públicas,!privadas!y!por!asociaciones!de!pacientes!que!han!dado!lugar!a!
un!enorme!progreso!cien_fico!en!el!campo!de!la!SMA.!!
Todos! los! aspectos! anteriormente! comentados,! han! sustentado! mi! decisión! para!
desarrollar! el! presente! proyecto! de! Trabajo! de! Fin! de! Grado.! Pretendo! estudiar! las!
bases!histopatológicas!de!esta!devastadora!enfermedad!que,!como!ya!he!comentado,!
no!Aene!tratamiento,!que!es!de!carácter!progresivo!y!que!por!lo!general!culmina!con!la!
muerte!del!menor!entre!el!primero!y!el!segundo!año!de!la!vida,!debido!principalmente!
al!fallo!respiratorio!que!acaban!desarrollando!estos!pacientes.!
2
2.#PLANTEAMIENTO#DEL#TRABAJO#
Las!enfermedades!humanas!de!la!motoneurona!consAtuyen!un!grupo!heterogéneo!de!
afecciones,!algunas!de!ellas!hereditarias,!con!afectación!exclusiva!o!predominante!de!
las! motoneuronas.! Entre! estas! destacan! la! esclerosis! lateral! primaria,! la! atrofia!
muscular! progresiva,! la! esclerosis! lateral! amiotrófica! y! la! atrofia! muscular! espinal!
(SMA).!Todas!ellas!se!definen!como!enfermedades!neurodegeneraAvas!progresivas!que!
afectan!principalmente!a!las!motoneuronas!del!córtex,!el!troncoencéfalo!y!la!médula!
espinal,!y!que,!por!lo!general,!cursan!sin!alteraciones!cogniAvas,!sensiAvas,!sensoriales!
o!esfinterianas!(www.sen.es).!De!todas!ellas,!las!tres!primeras!son!enfermedades!del!
adulto!y!la!SMA!es!infanAl!(Schumalbruch!y!Haase,!2001;!Kolb!y!Kissel,!2015).!Aunque!
todas!son!enfermedades!neuromusculares!con!muy!diferente!eAología,!el!estudio!en!
parAcular! de! la! SMA! cobra! mucho! interés! biomédico! ya! que! es! una! enfermedad!
hereditaria!por!mutación!o!delación!de!un!gen,!el!SMN1,!lo!cual!permite!disecar!los!
mecanismos! específicos! de! su! fisopatología! y! el! diseño! de! estrategias! terapéuAcas! a!
dianas!concretas!de!la!enfermedad,!en!este!caso!al!déficit!de!la!proteína!SMN.!Además,!
puesto!que!todas!las!enfermedades!humanas!de!la!motoneurona!Aenen!en!común!la!
vulnerabilidad!de!la!motoneurona,!los!avances!en!el!conocimiento!de!la!fisiopatología!
de! la! SMA! pueden! ser,! en! algunos! aspectos,! universales! para! comprender! el! efecto!
histopatológico! de! las! proteinopa_as! en! general! y! para! encontrar! medicamentos!
selecAvos! que! permitan! corregir! o! contrarrestar! el! trastorno! responsable,! lo! que!
consAtuye!la!moderna!farmocogenéAca!(Tisdale!y!Pellizoni,!2015).!
Como!hemos!comentado!brevemente!en!la!introducción,!la!causa!eAopatogénica!de!la!
SMA! es! el! déficit! del! factor! SMN,! una! proteína! muy! poco! conocida! hasta! que! se!
demostró!su!implicación!en!esta!devastadora!enfermedad!(Coady!y!Lorson,!2011).!No!
obstante,!el!hecho!de!que!la!SMN!esté!altamente!conservada!a!lo!largo!de!la!evolución,!
que!se!exprese!ubicuamente!en!todas!las!células!somáAcas!y,!que!sea!imprescindible!
para!la!supervivencia!celular,!jusAfica!por!sí!misma!su!gran!importancia!en!condiciones!
fisiológicas,! no! sólo! a! nivel! de! las! motoneuronas! sino! también! a! nivel! de! todas! las!
células! somáAcas.! Como! se! comentará! mas! adelante,! la! SMN! es! una! proteína!
mulAfuncional,!principalmente!necesaria!para!la!biosíntesis!de!los!preOmRNAs!tanto!de!
los! que! experimentan! “splicing”! como! de! los! preOmRNAs! de! las! histonas! que! no! lo!
requieren.!Esto!hace!comprensible!que!el!déficit!de!SMN!induzca!en!las!células!con!un!
metabolismo! proteico! muy! elevado,! como! son! las! motoneuronas,! una! severa!
afectación! de! su! proteostásis,! y! es! la! razón! por! la! que! a! la! SMA! se! la! considera! una!
enfermedad!específica!de!tejido!y!de!Apo!celular!(Tisdale!y!Pellizoni,!2015).!
En!los!úlAmos!20!años!se!ha!avanzado!mucho!en!la!respuesta!celular!al!estrés!inducido!
por! déficit! de! la! SMN,! no! sólo! en! las! motoneuronas! sino! también! en! otras! células!
somáAcas.! De! hecho,! es! un! componente! estructural! de! las! sarcómeras! de! las! fibras!
musculares!esqueléAcas!(Rajendra!y!cols.,!2007;!MarAnezOHernandez!y!cols.,!2009).!!
Sin!embargo,!la!escasa!incidencia!de!la!SMA!en!la!clínica!humana!y!la!evolución!letal!de!
la! enfermedad! en! el! periodo! perinatal! hacen! que! los! estudios! realizados! en! las!
muestras! de! autopsias! de! pacientes! con! SMA! siempre! correspondan! a! fases! muy!
avanzadas! de! la! neurodegeneración! de! las! motoneuronas,! lo! que! hace! muy! diYcil!
avanzar! en! el! conocimiento! de! su! fisopatología.! Una! alternaAva! la! ofrecen! modelos!
animales!de!experimentación!que!reproducen!la!SMA,!expresando!diversas!mutaciones!
o!deleciones!en!el!gen!SMN1.!De!entre!ellos,!destaca!el!modelo!murino!de!SMA!Apo!I!
por!deleción!del!exón!7!(SMNΔ7),!ratón!que!ha!sido!ampliamente!uAlizado!en!diversos!
grupos!de!experimentación!neurobiológica,!incluido!en!el!laboratorio!de!los!profesores!
Lafarga!y!Berciano,!en!el!que!he!desarrollado!el!presente!trabajo.!La!ventaja!de!dicho!
modelo! murino! es! que! reproduce! de! forma! bastante! fidedigna! la! clínica! motora! y! la!
histopatología!de!la!forma!de!SMA!Apo!I,!sirviendo!para!realizar!numerosos!ensayos!
clínicos! dirigidos! a! testar! nuevas! estrategias! terapéuAcas! que! intercepten! la!
degeneración! de! las! motoneuronas.! Sin! embargo,! y! pese! a! los! diversos! estudios!
realizados,! por! el! momento! no! se! ha! conseguido! minimizar! la! letalidad! de! esta!
dramáAca!enfermedad!infanAl.!
Todos! los! argumentos! comentados! anteriormente! moAvaron! mi! interés! para!
desarrollar! el! Trabajo! de! Fin! de! Grado! en! la! enfermedad! de! la! SMA! humana!
principalmente! orientado! a! hacer! una! revisión! del! estado! actual! del! tema! en! la!
bibliograYa! especializada.! Así! mismo,! como! prácAcas! de! laboratorio! estudiaré! la!
repercusión! histológica! del! déficit! de! la! SMN! en! el! ratón! smn1*/*SMNΔ7! en! las!
motoneuronas.!
4
3.#OBJETIVOS#
Los!objetivos!concretos!que!se!van!a!desarrollar!en!el!presente!Trabajo!de!Fin!de!Grado!son:!
1. Revisar!el!conocimiento!actual!sobre!la!genéAca!molecular,!los!síntomas!clínicos!
y!la!clasificación!de!la!SMA.!
2. Estudiar!la!estructura!molecular!de!la!proteína!SMN!naAva!y!su!acoplamiento!al!
complejo!SMN.!!
3. Conocer! la! implicación! funcional! del! complejo! SMN! en! la! biogénesis! de! las!
snRNPs!espliceosomales!en!la!salud!y!en!la!enfermedad!de!la!SMA.!!
4. Demostrar,!mediante!el!estudio!del!modelo!murino!de!SMA!Apo!I,!la!repercusión!
del!déficit!de!SMN!en!la!biogénesis!de!las!snRNPs!espliceosomales!y!en!los!CBs.!
Este!ratón!transgénico!Aene!abolido!el!gen!SMN!endógeno!y!sobreexpresado!las!
variantes!humanas!SMN2!y!SMNΔ7,!esta!úlAma!con!deleción!del!exón!7.!!
6
4.MATERIAL#Y#MÉTODOS#
E
n! el! desarrollo! del! presente! Trabajo! Fin! de! Grado! he! uAlizado! el! material! y! los!métodos!agrupados!en!dos!bloques!básicos:!
4.1#Revisión#bibliográfica!
La! información! recopilada! para! la! elaboración! del! presente! proyecto! ha! sido! obtenida!
mediante! la! búsqueda! en! PubMed! y! Google! en! inglés! y! español! con! términos! como!
“spinal!muscular!atrophy!”,!“SMN!complex”,!“survival!motor!neuron!genes”,!“cajal!body!
snRNP”,!“snRNPs!biosynthesis”,“SMA!gene!therapy”,…!incluyéndose!publicaciones!hasta!
mayo!de!2016.!La!búsqueda!se!ha!centrado!en!revisiones,!artículos!originales!y!algunos!
ensayos!clínicos!en!desarrollo!sobre!enfermedades!de!la!motoneurona!y,!en!particular!de!
la!SMA.!Especialmente!se!ha!analizado!la!biología!molecular!de!la!SMN!y!su!función!en!el!
“splicing”!de!los!preOmRNAs!y!en!la!biogénesis!de!los!CBs!en!las!neuronas!sanas,!así!como!
la!disfunción!de!estos!procesos!en!la!SMA.!Además,!también!se!ha!accedido!a!algunas!
páginas!web!especializadas!en!enfermedades!neurológicas!como!la!www.sen.es!y!otras!
dedicadas!al!apoyo!de!los!pacientes!y!sus!familias!como!!www.fundame.net.!!
4.2#Estudio#histopatológico#en#el#ratón#smnO/O#SMN2#SMNΔ7*
Para!desarrollar!esta!parte!del!trabajo,!he!podido!estudiar!material!histológico!de!astas!
anteriores!de!la!médula!espinal!pertenecientes!a!ratones!controles!y!transgénicos-smn*/*- SMN2-SMNΔ7-de!13!días!de!edad,!cuando!comienzan!los!primeros!síntomas!clínicos!con!
parálisis! de! las! extremidades.! Este! material- procede! del! laboratorio! de! los! profesores!
Lafarga!y!Berciano!y!en!él!he!desarrollado!los!siguientes!métodos!histológicos:!
I. Estudio!con!microscopia!confocal!de!disociados!de!motoneuronas!marcadas!con!
Ioduro!de!Propídio.!Este!marcador!se!une!a!los!ácidos!nucléicos!y,!por!lo!tanto,!
permite!identificar!a!nivel!nuclear!la!cromatina!y!el!nucleolo!y,!en!el!citoplasma,!la!
maquinaria! para! síntesis! de! proteínas,! que! en! las! motoneuronas! se! organiza!
formando!los!grumos!de!Nissls.!
II. Estudio!con!microscopóa!óptica!en!secciones!semifinas!teñidas!con!azul!de!toluidina!
III. Secciones!ultrafinas!contrastadas!con!acetato!de!uranilo!para!el!estudio!de!microscopía!
electrónica!convencional.
8
5.#RESULTADOS#Y#DISCUSIÓN#
5.#1.#GenéTca#molecular,#clínica#y#clasificación#de#la#SMA
!!5.1.1#GenéTca#molecular#de#la#SMN#
El!factor!SMN,!cuyo!déficit!es!la!causa!eAopatológica!de!la!SMA,!está!codificado!por!dos!
genes! inverAdos! casi! idénAcos! localizados! en! el! brazo! largo! del! cromosoma! 5! en! la!
región! q11.2Oq13.35q13:! el! gen! telomérico! o! SMN1,! y! el! centromérico! o! SMN2- (Lefebvre!y!cols.,!1995).!Es!interesante!señalar!que!sólo!la!deleción!o!la!mutación!de!
SMN1!conlleva!el!desarrollo!de!la!SMA,!la!pérdida!del!SMN2!no!Aene!consecuencias!
clínicas.! Ambos! genes! conAenen! nueve! exones! y! ocho! intrones! que! se! expanden! en!
una! región! cromosómica! de! aproximadamente! 20! kb.! El! SMN1! está! altamente!
conservado!desde!las!levaduras!hasta!los!humanos.!Sin!embargo,!el!SMN2!es!único!en!
humanos,!caracterísAca!que!dificulta!el!estudio!genéAco!de!la!enfermedad!basado!en!
modelos!animales!de!experimentación.!La!diferencia!críAca!entre!los!genes!humanos!
SMN1!y!SMN2!es!el!cambio!del!nucleóAdo!C!por!una!T!en!la!posición!840!en!el!SMN2,!
lo! cual! da! lugar! a! un! “splicing”! alternaAvo! en! el! mRNA! de! la! SMN! con! exclusión! del!
exón!7!en!la!mayoría!de!los!tránscritos.!Como!resultado,!la!traducción!de!los!mRNA!con!
la! exclusión! del! exón! 7! (mRNAOSMNΔ7)! da! lugar! a! una! proteína! truncada,! no!
funcional!,que!es!rápidamente!proteolizada!por!el!proteasoma!(Coady!y!Lorson,!2011).!
No!obstante,!merece!la!pena!señalar!que!la!exclusión!del!exón!7!en!los!transcritos!del!
SMN2! no! es! total,! habiendo! una! fracción! (~10O15%),! que! codifican! una! SMN! naAva!
funcional!que!se!incorpora!al!“pool”!global!de!la!célula!(Fig.!1).!
Figura# 1.# Esquema# de# los# genes# humanos# SMN1# y# SMN2# y# sus# preOmRNAs.# Los! pacientes! con! SMA!
Aenen!en!las!células!diploides!deleciones!o!mutaciones!en!ambas!copias!del!gen!SMN1.!En!cambio,!el!
gen!SMN2!se!expresa,!pero!la!mayor!parte!de!sus!preOmRNA!carecen!del!exón!7!debido!a!un!cambio!de!
nucleóAdo! y! a! un! proceso! de! splicing! alternaAvo! que! hace! que! se! produzca! una! proteína! truncada,!
inestable!y!que!se!degrada!con!rapidez.!Sin!embargo,!una!pequeña!proporción!de!preOmRNA!de!SMN2!
conAenen! el! exón! 7! (aproximadamente! un! 15%),! dando! lugar! a! pequeñas! canAdades! de! la! proteína!
Otro!aspecto!interesante!es!que,!en!el!genoma!humano,!cada!cromosoma!5q13!dispone!
de! un! único! gen! SMN1! pero! puede! tener! genes! repetidos! del! SMN2- (hasta! 8! genes!
SMN2).!Esta!redundancia!génica!tienen!mucha!transcendencia!en!la!clínica!humana!de!la!
SMA,!ya!que!aporta!un!mecanismo!de!seguridad!ante!la!pérdida!o!mutación!del!SMN1.- De!hecho,!aunque!la!eficiencia!codificante!del!SMN2-de!la!proteína!nativa!es!discreta,!su!
transcripción! sumatoria! puede! compensar! el! déficit! de! la! proteína! SMN! en! la! SMA! y,!
consecuentemente,!prevenir!su!patogenia.!De!tal!suerte,!que!la!severidad!clínica!de!la!
SMA! está! inversamente! relacionada! con! el! número! de! copias! del! gen! SMN2.! Por! esta!
razón,! se! le! considera! un! modificador! crítico! en! la! patología! ya! que,! si! las! copias! de!
seguridad!son!suficientes!para!compensar!los!niveles!proteostáticos!de!SMN,!se!puede!
evitar!el!desarrollo!clínico!de!la!enfermedad!(Coady!y!Lorson,!2011)!(Fig.!2).!
5.1.2#Rasgos#clínicos#de#la#SMA#
El!cuadro!clínico!típico!de!la!SMA!consiste!en!una!debilidad!generalizada!de!los!músculos!
esqueléticos!en!todo!el!cuerpo!secundaria!a!la!pérdida!de!las!placas!motoras.!La!pérdida!
progresiva! de! unidades! funcionales! motoras! por! degeneración! axonal! de! las!
motoneuronas!conlleva!a!la!denervación,!atrofia!muscular,!parálisis!generalizada!y!a!la!
muerte!del!paciente!(Fig.!3).!En!los!casos!severos,!la!muerte!se!se!produce!por!un!fallo!
respiratorio! precoz! que,! en! muchas! ocasiones,! lleva! a! la! muerte! inminente! de! los!
pacientes! con! SMA.! Habitualmente,! la! debilidad! es! simétrica,! afectando! más! a! los!
músculos! proximales! que! a! los! distales! y! más! a! las! extremidades! inferiores! que!
superiores.!Esta!distinta!vulnerabilidad!de!los!grupos!musculares!se!demuestra!también!
por! la! marcada! afectación! de! los! músculos! intercostales! que! da! lugar! al! tórax!
característico! en! forma! de! campana! o! “bell! shaped! chest”! que! normalmente! pude!
observarse!en!los!niños!con!SMA!en!sus!formas!más!severas!(Fig.!4)!(Dubowitz,!2009).!
10
Figura#2.#El#esquema#ilustra#el#papel#modificador#de#SMN2#sobre#el#fenoTpo#de#la#SMA.#El!genoma!de!
las!células!diploides!de!un!individuo!sano!conAene!dos!copias!de!SMN1!y!varias!copias!del!gen!SMN2-en!
cada!brazo!largo!del!cromosoma!5,!no!habiéndose!encontrado!individuos!que!carezcan!de!ambos!genes,!
SMN1! y! SMN2,! dado! que! estos! enfermos! sufren! muerte! embrionaria.! El! papel! modificador! de! SMN2!
sobre!el!fenoApo!de!la!enfermedad!es!claro,!pues!a!medida!que!el!número!de!copias!SMN2-aumenta,!la!
severidad!del!fenoApo!de!los!pacientes!disminuye.!(Modificada!de:!Coady!y!Lorson,!2011).!
5.1.3#Clasificación#de#la#SMA#!
Las! primeras! descripciones! clínicas! de! la! SMA! fueron! publicadas! por! Guido! Werdnig!
(1894)! y! por! Jhon! Hoffmann! (1900)! y! sus! descubrimientos! promovieron! que! la! SMA!
Apo!I!infanAl!también!reciba!el!nombre!de!la!enfermedad!de!WerdnigOHoffmann.!Estos!
autores!describieron!una!forma!infanAl!aguda!muy!grave,!con!aparición!de!los!primeros!
síntomas!al!nacimiento.!Años!más!tarde,!Kugelberg!y!Welander!(1956)!descubrieron!la!
forma!juvenil!de!SMA!en!la!que!la!aparición!de!los!síntomas!es!entre!los!2!y!los!17!años!
de!edad.!Seguidamente,!se!han!idenAficado!disAntos!fenoApos!de!la!enfermedad,!y!en!
1991,! la! “Muscular! Dystrophy! AssociaAon”! promovió! que! el! “InternaAonal! SMA!
ConsorAum”!(ISMAC)!formalizara!un!de!clasificación!internacional!simplificada,!basada!
en!el!nivel!de!disfuncionalidad!motora!y!la!edad!de!aparición.!Aunque!hay!grados!de!
Figura#4.#Radiografías#de#tórax#que#muestran#la#deformidad#torácica#secundaria#en#la#SMA#tipo#I.#
(A)# Radiografía! simple! de! tórax! de! un! niño! sano.! (B)! Imagen! radiológica! de! un! paciente! con! SMA!
que! muestra! ascenso! de! las! asas! intestinales! y! posible! cámara! gástrica! a! hemitórax! izquierdo! con!
pérdida!de!volumen!e!hiperinsuflación!derecha.!En!C!y!D!Deformidad!típica!del!tórax!en!forma!de!
Figura# 3.# Ilustra# la# repercusión# del# déficit# de# SMN# en# las# motoneuronas# y# en# el# músculo# estriado#
esquelético.#(A)#Motoneurona!control!de!un!niño!de!6!meses!edad!que!muestra!numerosos!grumos!de!
Nissls! distribuidos! por! todo! el! el! citoplasma.! (B)! Motoneurona! correspondiente! a! un! niño! de! 6! meses!
afecto!de!SMA!tipo!I.!Nótese!la!cromatolisis!central!de!la!maquinaria!de!síntesis!de!proteínas.!(C)!Esquema!
que!ilustra!la!desmielinización!axonal!y!la!perdida!de!placas!motoras!en!la!SMA!y!la!denervación!muscular.!
(DOE)!Fascículos!musculares!del!niño!control!y!con!SMA.!Obsérvese!como!entre!las!fibras!atróficas!quedan!
alguna!hipertróficas.
A D
E C
A
B C D
B
severidad!incluso!entre!pacientes!del!mismo!Apo,!y!algunos!casos!de!SMA!no!encajan!
en!dicha!clasificación,!disponer!de!ella!ha!supuesto!una!herramienta!muy!úAl!para!el!
pronósAco!clínico!de!la!enfermedad.!SMA!Apo!0!(Tabla!1).!
SMA#tipo#0#
En!este!fenotipo!de!SMA!por!déficit!de!SMN!se!incluyen!aquellos!casos!con!inicio!prenatal!
de!la!enfermedad,!ya!con!historia!de!disminución!de!los!movimientos!fetales.!Por!lo!tanto,!
el!diagnostico!genético!y!clínico!puede!emitirse!prenatalmente,!por!la!!debilidad!muscular!y!
otras! alteraciones! como! fracturas! óseas! congénitas! y! malformaciones! cardiacas.! Las!
expectativas!de!vida!de!estos!niños!son!muy!limitadas,!no!superando!habitualmente!los!6!
meses!de!edad!(Dubowitz!V.,!2009;!Kelly,!T.!y!cols.,!1999;!MacLeod,!M.J.!y!cols.,!1999).!
SMA#Tpo#I#
También!conocida!como!la!enfermedad!de!WerdnigOHoffmann,!es!la!forma!más!grave!y!la!
más! común! y! comprende! el! 50%! de! todas! las! variantes! de! la! SMA.! Normalmente,! los!
pacientes!con!este!fenotipo!presentan!síntomas!antes!de!los!6!meses!de!vida!postnatal.!La!
evolución!de!la!enfermedad!comienza!con!una!disminución!marcada!de!los!movimientos!de!
los! músculos! proximales! (mayor! debilidad! en! extremidades! inferiores)! y! una! hipotonía!
generalizada.!Los!niños,!por!definición,!nunca!llegan!a!permanecer!sentados!sin!ayuda.!Los!
reflejos!tendinosos!están!disminuidos!o!ausentes,!pero!la!sensibilidad!está!preservada.!La!
afectación!de!las!neuronas!motoras!bulbares!puede!provocar!fasciculaciones!en!la!lengua!y!
problemas! para! la! deglución! y! succión.! Aunque! el! diafragma! se! mantiene! más! o! menos!
estable,! los! músculos! intercostales! se! ven! altamente! afectados! provocando! dificultades!
respiratorias!graves.!Todas!estas!complicaciones!hacen!que!los!niños!no!suelan!alcanzar!los!
2! años! de! edad! (Thomas! y! cols.,! 1994).! A! pesar! de! toda! esta! grave! sintomatología,! la!
cognición! es! normal! en! estos! pacientes,! estando! habitualmente! alerta! y! con! la! atención!
conservada!en!el!momento!del!diagnóstico!(Fig.5).!
12
TIPO Edad de
aparición
Función motora alcanzada Edad de defunción
SMN2
#
0 Prenatal Disfunción respiratoria < 1 mes 1
1 0-6 meses No llegan a permanecer
sentados
< 2 años 2
2 < 18 meses No llegan a ponerse de pie > 2 años 3, 4
3 > 18 meses Capacidad de deambular Adulto
3a 18 meses - 3 años Capacidad de deambular Adulto 3,4
3b > 3 años Capacidad de deambular Adulto 4
4 > 21 años Capacidad de deambular Adulto 4, 8
Tabla#1.#Clasificación#de#la#atrofia#muscular#espinal
SMA#Tpo#II#
Los!síntomas!aparecen!un!poco!más!tarde!que!en!la!SMA!Apo!I,!normalmente!entre!los!
7! y! los! 18! meses! de! vida.! Los! pacientes! presentan! debilidad! muscular! proximal! e!
hipotonía,! pero! son! capaces! de! sentarse! sin! ayuda! e! incluso! permanecer! de! pie,!
aunque! nunca! llegan! a! deambular! por! sí! solos.! Las! extremidades! inferiores! están!
igualmente!más!afectadas!que!las!superiores!y!la!debilidad!de!los!músculos!del!tronco!
da!lugar!a!deformidades!del!tórax!y!escoliosis.!La!esperanza!de!vida!depende!del!rango!
de! gravedad! de! la! función! motora;! así,! aquellos! niños! con! escoliosis! y! alteraciones!
respiratorias!requerirán!antes!de!medidas!como!la!venAlación!mecánica!(Fig.!6).!!
Figura# 5.# Atrofia# muscular# espinal# tipo# I.#
Lactante! con! SMA! tipo! I! o! enfermedad! de!
WerdnigOHoffmann.!Es!la!forma!más!grave!y!
común.! La! clínica! antes! de! los! 6! meses! de!
edad.!A!la!exploración,!se!objetiva!hipotonía!
generalizada,! ausencia! de! sostén! cefálico! y!
reflejos!ausentes!o!disminuidos.(Tomada!de:!
Kolb!y!Kissel,!2015).#
Figura#6.#Atrofia#muscular#espinal#tipo#II.#Niña!con!SMA!
tipo!II,!una!variedad!más!tardía!de!la!SMA.!La!paciente!
presenta!hipotonía!generalizada!pero!puede!permanecer!
sentado! e! incluso! a! permanecer! de! pie! con! ayuda!
mecánica.!Sin!embargo,!no!puede!deambular!por!sí!sola.!
(Tomada!de:!Kolb!y!Kissel,!2015).#
SMA#Tpo#III#
Los! pacientes! con! SMA! de! tipo! III,! también! conocida! como! enfermedad! de! KugelbergO Welander!es!la!forma!más!variable!y!heterogénea.!La!enfermedad!puede!manifestarse!
desde!los!primeros!años!de!vida!hasta!la!edad!adulta.!A!medida!que!va!progresando,!los!
pacientes! presentan! dificultades! en! la! locomoción! desarrollando! debilidad! muscular!
proximal.!Dada!su!heterogeneidad!y!para!facilitar!el!diagnóstico,!se!ha!dividido!este!grupo!
en!dos:!SMA!tipo!IIIa!y!tipo!IIIb.!La!SMA!tipo!IIIa!aparece!durante!los!3!primeros!años!de!
vida;!los!pacientes!tienen!dificultad!para!andar!y!a!veces!no!llegan!a!desarrollar!todas!las!
funciones!motoras.!En!la!SMA!tipo!IIIb,!los!primeros!síntomas!aparecen!a!partir!de!los!3!
años,!pudiendo!ser!la!debilidad!muscular!y!la!progresión!de!la!misma!lentas,!incluso!a!
veces! imperceptible! (Zerres! K.! Et! al.,! 1997).!Así,! podemos! ver! como! la! variabilidad!
fenotípica!de!la!tipo!III!es!mucho!más!marcada!que!en!los!tipos!I!y!II.!De!hecho,!se!han!
encontrado!casos!familiares!con!el!mismo!defecto!genético!pero!con!discordancia!en!la!
edad!de!aparición!de!la!enfermedad,!su!evolución!y!sus!manifestaciones,!siendo!algunos!
incluso! asintomáticos! (Cuscó! I.! et! al.,! 2006).! La! cognición! y! la! esperanza! de! vida! no!
aparecen!alterados!en!este!grupo!(figura!7).!
SMA#Tpo#IV#
En!este!tipo!se!incluyen!aquellos!casos!en!los!que!la!enfermedad!aparece!después!de!los!
30! años! de! edad,! en! los! que! la! progresión! es! muy! lenta! y! la! esperanza! de! vida! es!
prácticamente! normal! (Mitchell! and! Wang,! 2008).! Este! grupo! puede! deambular!
generalmente! sin! dificultad! y! no! presentan! problemas! respiratorios.! La! debilidad!
muscular!se!encuentra!sobretodo!en!los!muslos!y!a!nivel!de!la!cintura!pelviana.!
14
Figura#7.#Atrofia#muscular#espinal#tipo#III.#Niño!afecto!de!SMA!
tipo!III!o!enfermedad!de!KugelbergOWelander,!subtipo!de!SMA!
con! alta! variabilidad! fenotípica.! Nótese! como! el! paciente! se!
mantiene!de!pie!y!puede!deambular!aunque!requiere!soporte!
mecánico.#(Tomada!de:!Kolb!y!Kissel,!2015).
5.2.# Estructura# molecular# de# la# SMN# nativa# y# su# acoplamiento# en# el#
complejo#SMN#
5.2.1#La#proteína#SMN#en#su#estado#monomérico#
La!proteína!SMN!es!ubicua!en!el!citoplasma!y!en!el!núcleo!de!todas!las!células!del!cuerpo!
humano! pero! los! niveles! de! expresión! son! especialmente! elevados! en! el! sistema!
nervioso,!riñón,!hígado!y!en!el!músculo!estriado.!Precisamente,!es!su!amplia!distribución!
corporal! lo! que! aboga! a! que! la! patogénesis! de! la! SMA! puede! ser! multitisular.! Por! lo!
general,! la! proteína! SMN! no! está! en! la! forma! monomérica! sino! que! de! modo! natural!
homooligomeriza!formando!polímeros.!
Como! veremos! más! adelante,! la! SMN! es! una! proteína! multifuncional,! pero! entre! sus!
funciones! destaca! su! papel! en! el! acoplamiento! de! las! preOribonucleoproteínas! de!
pequeño!tamaño!espliceosomales!(preOsnRNPs),!que!constituyen!la!estructura!básica!del!
espliceosoma.!El!espliceosoma!es!un!macrocomplejo!responsable!de!la!eliminación!de!las!
secuencias!intrónicas!no!codificantes!de!proteínas!de!los!preOmRNAs!y!del!empalme!de!
los! exones.! Este! proceso! biológico! es! conocido! como! “splicing”! y! lo! experimentan! la!
mayoría! de! los! mRNAS.! La! biosíntesis! de! los! espliceosomas! es! un! proceso! altamente!
sofisticado!e!incluye!una!etapa!inicial!citosólica!seguida!de!otra!nuclear!de!biogénesis!de!
snRNPs.!En!ambas,!la!proteína!SMN!tiene!un!papel!regulador!clave,!razón!por!la!que!la!
SMN!se!expresa!en!ambos!compartimentos!intracelulares.!En!la!mayoría!de!las!células,!la!
SMN! citosólica! adopta! un! patrón! homogéneamente! difuso! pero,! en! las! neuronas,!
también!se!observa!en!el!axón!y!en!los!conos!de!crecimiento!(Setola!et!al.!2007;!Zhang!et!
al.! 2006).! En! otras! células,! como! las! fibras! musculares! esqueléticas,! se! localiza! en! los!
discos!Z!sarcoméricos!(Rajendra!et!al.!2007).!Por!su!parte,!la!fracción!nuclear!de!SMN!es!
mas!concreta!ya!que!es!un!componente!canónico!de!dos!organelas!nucleares,!el!cuerpo!
nuclear!de!Cajal!(CB)!y!los!cuerpos!“Gems”.!Como!veremos!mas!adelante,!los!CBs!están!
implicados!en!la!maduración!final!de!las!preOsnRNPs!de!los!espliceosomas.!Sin!embargo,!
los! cuerpos! Gems! enriquecidos! en! SMN! no! se! les! reconoce! ninguna! función! nuclear!
específica.! Basándonos! exclusivamente! en! la! implicación! funcional! de! la! SMN!
especializada! en! la! biogénesis! de! las! snRNPs,! es! sencillo! comprender! que! su!
concentración!intracelular!está!directamente!relacionada!con!la!actividad!proteostática,!
razón! por! la! que! las! motoneuronas! requieren! niveles! especialmente! elevados! de! la!
proteína!(Lefevre!et!al.,!1997;!Battaglia!G.!et!al,!1997).!!
En! su! forma! nativa! o! “wild! type”! (SMNwt),! la! proteína! SMN! está! compuesta! por! 294!
aminoácidos! y! su! peso! molecular! es! de! 38! kDa.! Estructuralmente,! dispone! de! varios!
dominios!que!justifican!su!pluralidad!funcional,!principalmente!dirigida!al!ensamblaje!de!
complejos!macromoleculares!como!son!diversas!ribonucleoproteinas!nucleares!(snRNPs).!
En!este!sentido,!a!la!SMN!se!le!considera!una!chaperona!ya!que,!en!el!caso!de!la!síntesis!
de!snRNPs,!es!responsable!del!ensamblaje!de!cada!UsnRNA!(RNA!pequeño!nuclear!rico!
en!uridinas)!con!su!correspondiente!complejo!funcional!de!proteínas!(Pellizzoni,!2007).!
En!la!actualidad,!sabemos!que!los!dominios!de!la!SMNwt!están!codificados!por!exones!
concretos!de!los!genes!SMN,!tal!y!como!representamos!en!la!figura!8.-Así,!cuenta!con!un!
dominio!aminoOterminal!de!unión!a!ácidos!nucleicos!(de!los!RNAs!y!DNA)!codificado!por!
el!exón!2a!y!2b;!el!dominio!Tudor!codificado!por!el!exón!3;!una!secuencia!rica!en!prolinas!
transcrita!por!el!exón!4/5;!la!caja!tirosinaOglicina!(box!Y/G),!codificado!por!el!exón!6;!y,!el!
dominio!carboxi!terminal!de!destino!nuclear!y!de!estabilidad!citoplasmática!localizado!en!
el!exón!7.!!
Es!fácil!comprender,!por!tanto,!que!mutaciones!o!deleciones!en!alguno!de!los!dominios!
de!la!SMN!pueden!poner!en!peligro!funciones!esenciales!de!la!proteína!y!dar!lugar!a!
diferentes! formas! de! la! SMA.! Por! ejemplo,! podemos! entender! que,! cuando! en!
condiciones!fisiológicas!los!mRNAs!del!gen!SMN2!experimentan!“splicing”!alternaAvo!
del!exón!7,!se!produzca!una!SMN!mutada!carente!del!extremo!carboxiOterminal,!razón!
por!la!que!la!proteína!SMN!es!inestable!y!sin!desAno!nuclear.!Si!bien,!y!como!ya!hemos!
comentado,!la!deleción!del!exón!7!en!el!gen!SMN2!no!Aene!repercusión!celular!ya!que!
la!mayor!parte!de!la!SMNwt!(más!del!90%)!proviene!de!la!transcripción!del!gen!SMN1,!
cuyos! preOmRNAs! no! sufren! “splicing”! alternaAvo.! Pero! si! extrapolamos! dicha!
mutagénesis!en!el!exón!7!al!gen!SMN1,!conllevaría!a!la!patogénesis!severa!de!la!SMA!
Apo! I! infanAl! o! de! WerdnigOHoffmann! (Tapia! et! al.,! 2012)! ya! que! más! del! 90%! de! la!
proteína!SMN!seria!afuncional.!No!es!menos!interesante!considerar,!que!la!mutación!
en!otros!dominios!de!la!SMN!también!acarrea!importantes!deficiencias!funcionales!de!
la!proteína!en!sus!interacciones!moleculares!y,!consecuentemente,!pueden!dar!lugar!a!
otras! formas! de! SMA! (Selenko! et! al.,! 2001).! Así,! la! mutación! en! secuencia! aminoO terminal!codificada!por!los!exones!2b!y!el!box!Y/G,!impediría!la!homoOoligomerización!
16
Figura#8.#Esquema#de#los#dominios#funcionales#de#la#proteína#SMN.#En!el!extremo!NOterminal,!el!dominio!
de!unión!a!ácidos!nucleicos!e!interacción!con!la!proteína!Gemin2!(rojo)!y!el!dominio!Tudor!de!interacción!con!las!
proteínas!del!complejo!Sm,!la!coilina!y!la!fibrilarina!(verde).!En!el!extremo!COterminal,!en!morado!y!azul!el!dominio!
rico! en! prolinas,! la! caja! ArosinaOglicina! (YGObox)! (en! naranja)! y! el! dominio! de! desAno! nuclear! y! de! estabilidad!
citoplasmáAca! (amarillo).! Los! números! indican! los! exones! codificantes! de! cada! dominio! estructural! de! la! SMN.!
(Basada!en:!Tapia!O.!et!al.,!2014)!
de!la!SMN,!el!estado!natural!en!el!que!se!encuentra!la!SMN!naAva.!De!hecho,!la!SMN!
siempre!forma!polímeros!y!la!SMN!libre!es!permanentemente!modificada!por!la!unión!
covalente! con! cadenas! de! poliubiquiAnas! que! la! desAna! al! proteasoma! donde! es!
proteolizada!(Burnex!et!al.,!2009).!Ni!que!decir!Aene!que,!considerada!a!la!SMN!como!
chaperona,! mutaciones! en! el! dominio! Tudor! pueden! tener! gran! repercusión! en! sus!
interacciones! moleculares! con! la! Sm,! con! la! coilina! y! la! fibrilarina,! todas! ellas!
fundamentales!en!la!biogénesis!de!diversas!snRNP!(ver!más!adelante)!(Coady!y!Lorson,!
2011;!Shaw!et!al.,!2008).!
5.2.2$La$proteína$SMN$homooligomerizada$en$el!complejo$SMN$
Como!acabamos!de!comentar,!la!proteína!SMN!naAva!no!está!en!las!células!en!estado!
monomérico! sino! que! de! forma! natural! oligomeriza! en! homopolímeros! de! varias!
moléculas.! Además,! estos! polímeros! de! SMN! alcanzan! su! estatus! funcional! acAvo!
cuando! asocian! otras! proteínas! formando! el! denominado! complejo! SMN! (Cauchi,!
2010).! Así,! el! complejo! SMN! está! formado! por! polímeros! de! SMN! que,! a! su! vez,!
conjugan! una! familia! de! proteínas! de! al! menos! nueve! miembros,! numéricamente!
denominadas!“gemins”!(del!Gemin2!al!Gemin!8)!y!la!proteína!UNRIP!(del!inglés,!UnrO interacAng!protein).!El!acoplamiento!de!todas!estas!proteínas!con!el!polimero!de!SMN!
es! muy! complejo! y! no! totalmente! conocido! pero,! estudios! in- vitro! desarrollados! en!
diversos! laboratorios! han! establecido! un! esquema! teórico! de! las! interacciones!
moleculares!entre!su!componentes!(Fig.!9)!(Cauchi,!2010).!De!hecho,!la!SMN!dispone!
de!un!dominio!de!interacción!con!la!proteína!del!complejo!SMN!Gemin2! !codificado!
por!el!exón!2a!(Coady!y!Lorson,!2011).!Como!producto!final!se!forma!el!complejo!SMN,!
una!plataforma!mulAprotéica!y!mulAfuncional!en!el!que!la!SMN!adquiere!su!capacidad!
funcional! ya! comentada! para! actuar! como! chaperona! en! la! biogénesis! de! diversas!
snRNPs! implicadas! en! las! vías! del! procesamiento! de! disAntos! RNAs.! De! hecho,! el!
ensamblaje! de! las! snRNPs,! dependiente! del! complejo! SMN,! es! esencial! para! la!
expresión! de! todos! los! genes! codificantes! de! proteínas.! Consecuentemente,! la!
alteración!molecular!del!complejo!SMN!está!directamente!relacionada!con!una!de!las!
causas!eAopatológicas!mejor!conocidas!en!la!SMA,!la!deficiencia!en!la!biogénesis!de!las!
snRNP!implicadas!en!el!“splicing”!(Tapia!et!al.,!2012;!Li!at!al.,!2014).!
Figura$ 9.$ Mapa$ molecular$ del$ complejo$ SMN.$ De!
forma! natural,! la! proteína! SMN! homoligomeriza.!
Marcadas! con! flechas! aparecen! las! interacciones!
moleculares! conocidas! hasta! el! momento! entre!
SMN! y! la! familia! de! proteínas! “gemins”! gracias! a!
estudios! realizados! in! vitro.! Las! flechas! curvadas!
indican!la!homooligomerización!de!la!SMN!consigo!
misma,! mecanismo! que! comparten! la! Gemin8! y!
Gemin2.!(Basada!en!Cauchi,!2010).!
5.3$Implicación$funcional$del$complejo$SMN$en$la$biogénesis$de$snRNPs$
spliceosomales$en$la$salud$y$en$la$enfermedad$de$la$SMA$
Las! snRNPs,! cuyo! ensamblaje! es! dependiente! del! complejoOSMN,! forman! una! familia!
de!al!menos!cinco!Apos!diferentes.!De!modo!universal!entendemos!que!cada!snRNP!
está!consAtuida!por!el!conjunto!de!un!RNA!pequeño!nuclear!enriquecido!en!uridinas!
(UsnRNAs)! unido! a! un! complejo! proteico! genéricamente! denominado! Sm.! Mientras!
que! UsnRNA! actúa! como! acoplador! del! preOmRNA! en! el! proceso! de! su! modificación!
postranscripcional,! el! complejo! Sm! confiere! a! la! snRNP! la! función! específica!
espliceosomal!en!la!maduración!de!los!preOmRNAs!(Will!y!Lührmann,!2011).!!
De! los! cinco! complejos! de! proteínas! Sm! integrales! de! las! snRNPs! cuatro! son! muy!
similares.! Están! consAtuidos! por! anillos! de! siete! proteínas! genéricamente!
denominados! Sm! (de! Smith)! (Fig.! 10).! El! primer! complejo! heptamérico! que! se!
descubrió! se! le! denominó! complejo! espliceosomal! Sm! propiamente! dicho! y,!
sucesivamente,!se!les!fue!añadiendo!una!“L”!(de!“like”)!y!un!código!numérico!(Sm/LSm,!
LSm2O8!y!LSm!1O7).!El!quinto!grupo!es!mas!heterogéneo!y!se!denomina!complejo!RBP.!
Cada! complejo! Sm! Aenen! una! función! específica.! Así,! los! complejos! espliceosomales!
Sm!y!LSm2O8!forman!los!espliceosomas!mayor!y!menor!implicados!en!el!“splicing”;!el!
Sm/LSm!es!crucial!en!el!procesamiento!de!los!mRNAs!de!las!histonas;!el!LSm1O7!señala!
la!degradación!de!los!mRNAs!y!los!RBPs!dirigen!el!transporte!y!preservan!la!estabilidad!
de! los! mRNAs! (Li! y! cols.,! 2014).! Por! su! parte,! los! UsnRNAs! de! las! snRNRs! son! muy!
importantes!en!la!interacción!con!los!preOmRNAs!en!proceso!de!maduración.!!
Existen! mas! categorías! de! UsnRNAs! que! de! complejos! Sm! ya! que,! por! ejemplo,! el!
espliceosoma! está! compuesto! por! cinco! subApos! denominados! como! U1! snRNA,! U2!
snRNA,! U4! snRNA,! U5! snRNA! y! U6! snRNA.! Por! lo! contrario! el! U7! snRNA! se! asocia!
exclusivamente!al!complejo!Sm/LSm!(Fig.!11).!!
En!la!actualidad!es!bien!conocido!que!el!complejo!SMN!es!necesario!para!la!formación!de!
las! cinco! familias! de! preOsnRNPs! ya! que! in! vivo,! la! deficiencia! de! la! SMN! conlleva! a! la!
disfunción!en!la!maduración!de!los!mRNAs.!Sin!embargo,!la!función!mejor!conocida!del!
18
Figura$ 10.$ Complejos$ proteicos$ Sm.$ Se!
representan! 4! anillos! heptaméricos.! El! primer!
complejo!se!denomina!Sm!propiamente!dicho,!al!
resto!se!les!añade!una!“L”!(de!“like”)!y!un!código!
numérico!(Sm/LSm,!LSm2O8!y!LSm!1O7).!El!quinto!
complejo!es!mas!heterogéneo!y!se!denomina!RBP.!
(Basada!en:!Li!et!al.,!2014)!
complejo! SMN! in! vivo! es! su! participación! en! la! biogénesis! de! las! preOsnRNPs!
espliceosomales.!Como!ya!hemos!comentado!forman!el!espliceosoma,!una!maquina!muy!
compleja!que!debe!de!diferenciar!los!exones!de!los!intrones!y!llevar!a!cabo!la!reacción!
catalítica! del! “splicing”! (Matera! y! Wang,! 2015).! En! este! contexto,! el! complejo! SMN! a!
modo!de!chaperona!orquesta!el!correcto!ensamblaje!de!los!componentes!de!las!snRNPs!
de! los! espliceosomas.! Es! precisamente! en! este! papel! funcional! de! la! SMN! en! el! que!
vamos!a!centrar!nuestro!interés!en!el!presente!proyecto!pues!es!una!faceta!esencial!para!
comprender!la!causa!etiopatogénica!de!la!SMA!(Li!at!al.,!2014;!Tapia!et!al.,!2012).!
5.3.1$Función$del$complejo$SMN$en$las$biogénesis$de$las$preKsnRNPs$espliceosomales$
La! mayoría! de! los! genes! de! las! células! eucariotas! se! transcriben! como! preOmRNAs!
tempranos! y,! coOtranscripcionalmente,! son! modificados! a! mRNAS! tardíos! mediante!
etapas! maduraAvas! que! incluyen! el! “capping”! (adición! en! el! extremo! 5’! de! una!
caperuza!de!7OmeAlguanosina),!la!eliminación!de!intrones!y!empalme!de!exones!por!el!
“splicing”!y!la!poliadenilación!en!el!extremo!3´por!adición!de!decenas!de!adenosinas!
(Proudfoot!y!cols.,!2002).!En!su!conjunto,!estas!modificaciones!confieren!a!los!mRNAs!
estabilidad,! capacidad! para! la! exportación! y! la! adquisición! de! un! código! genéAco!
ópAmo!para!su!traducción!en!el!citoplasma.!El!descubrimiento!en!la!década!de!1970!de!
que! los! intrones! eran! eliminados! en! el! proceso! del! “splicing”! de! los! preOmRNAs! fue!
fundamental!para!descubrir!su!maquinaria!ejecuAva,!el!espliceosoma.!!
Figura$11.$Esquema$del$ensamblaje$SMNKdependiente$de$los$snRNPs.$La!formación!de!los!diferentes!
Apos! de! snRNPs! es! un! proceso! dependiente! del! complejo! SMN.! Como! se! muestra,! cada! snRNP! está!
consAtuida!por!un!UsnRNA!unido!a!un!complejo!proteico!Sm!responsable!de!la!función!específica!en!la!
maduración!de!los!mRNAs.!La!flecha!gruesa!resalta!la!función!mas!estudiada!del!complejo!SMN!en!el!
ensamblaje! del! complejo! Sm! con! sus! correspondientes! UsnRNAs! que! dan! lugar! a! las! snRNP!
espliceosomales!enmarcadas!por!los!cuadros!de!puntos!disconAnuos.$(Basada!en:!Li!et!al.,!2014)
Hay! dos! Apos! de! espliceosomas! el! mayor! y! el! menor,! ambos! especializados! en! el!
“splicing”! pero! el! mayor! es! el! que! Aene! más! relevancia! funcional.! Ambos! son!
macrocomplejos! multproteícos,! que! incluyen! además! de! las! snRNPs! espliceosomales!
ya!comentadas!diversas!proteínas!cuya!función!no!es!espliceosomal.!De!hecho!estudios!
de!espectrometria!de!masas!han!demostrado!que!en!el!esplicosoma!se!ensamblan!mas!
de! 170! proteínas! diferentes.! La! excepcional! composición! molecular! de! las! snRNPs!
espliceosomales!y!su!estructura!dinámica!facilitan!el!ensamblaje!del!espliceosoma!con!
el! preOmRNA,! su! acAvación! catalíAca! y! el! remodelamiento! de! los! siAos! acAvos!
implicados!en!el!“splicing”!(Wahl!et!al.,!2009).!
Como! ya! hemos! comentado! en! anteriores! ocasiones,! las! snRNPs! espliceosomales!
están!estructuralmente!configuradas!por!un!UsnRNA!y!por!el!complejo!espliceosomal!
Sm.!Sin!embargo,!hasta!hace!pocos!años!no!se!sabía!como!las!células!orquestaban!el!
ensamblaje!de!la!complicada!maquinaria!de!los!espliceosomas.!Ahora!sabemos!que!
la!biogénesis!se!ajusta!a!un!complicado!ciclo!de!etapas!consecuAvas!que!se!inicia!con!
la! transcripción! de! los! UsnRNAs! pequeños,! su! exportación,! su! ensamblaje!
citoplasmáAco! con! el! complejo! Sm! (preOsnRNP),! su! maduración,! seguida! de! la! reO importación! al! CB,! donde! culmina! la! maduración! de! las! diferentes! snRNP! que! se!
ensamblará!en!el!espliceosoma!acAvo!(Matera!y!Wang,!2015).!En!la!coordinación!de!
estas! etapas! es! esencial! el! complejo! SMN! tanto! en! la! fase! que! se! desarrollan! en! el!
citoplasma!como!en!la!fase!nuclear!dentro!del!CB.!!
5.3.1.1$ParNcipación$del$complejo$SMN$en$la$etapa$citoplasmáNca$en$la$biogénesis$de$
las$preKsnRNPs$
Todo!comienza!con!la!transcripción!de!las!diferentes!categorías!los!preOUsnRNAs!y!su!
exportación!al!citoplasma!un!evento!mediado!por!receptor,!señalizado!por!la!adición!
de!m7GOcap!en!el!extremo!5´de!los!preOUsnRNAs!(Fisher!et!al.,!2011).!En!el!citoplasma,!
los! preOUsnRNAs! se! unen! a! secuencias! conservadas! del! anillo! heptamérico! Sm!
(complejo! Sm)! para! configurar! una! preOsnRNP! espliceosomal.! El! complejo!
espliceosomal!Sm!puede!unirse!a!diferentes!preOUsnRNAs!(U1,!U2,!U4,!U5,!U11,!U12,!
U4atac)! cada! uno! de! los! cuales! confieren! al! espliceosoma! las! vías! específicas! en! el!
proceso!del!“splicing”.!Pero,!para!la!formación!nativa!de!las!preOUsnRNPs!es!precisa!la!
cooperación! de! varios! factores,! teniendo! especial! relevancia! el! complejo! SMN! (Chari!
A.,! et! al.,! 2010;! Neuenkirchen! N.,! et! al.,! 2008).! Así,! el! complejo! SMN! coopera! con!
factores!como!el!WD45/MEP5,!el!PICln!y!la!metiltransferasa!5!(PRMT5).!Brevemente,!la!
participación!de!cada!factor!consiste!en!lo!siguiente:!el!ensamblaje!inicial!del!complejo!
Sm!depende!de!las!proteínas!WD45/MEP5!unidas!a!la!PRMT5.!El!dímero!WD45/MEP5!
recluta! las! proteínas! D1,! D2,! E,! F,! G,! B! y! D3! y! metila! argininas! de! determinadas!
proteínas! del! complejo! Sm! (para! más! información! ver! Meister! G.,! et! al.,! 2002).! Para!
que! las! proteínas! Sm! adquieran! la! capacidad! espliceosomal! deben! formar! una!
estructura!anulada.!Sin!embargo,!el!reclutamiento!de!D1,!D2,!E,!F,!G,!B!y!D3!no!es!en!
bloque! sino! que! Inicialmente! se! forman! dos! subcomplejos.! El! primero! está! formado!
por!el!factor!pICln!unido!a!las!proteínas!D1OD2!y!EOFOG,!que!termina!disociándose,!y!el!
20
segundo,!por!pICln!y!BOD3,!que!a!diferencia!del!anterior!se!mantiene!unido!a!la!PRMT5.!
A! continuación,! ambos! subcomplejos! pClnOSm! son! transferidos! al! complejo! SMN.! Su!
unión!con!el!complejo!SMN!es!crucial!ya!que!conlleva!el!desplazamiento!de!la!proteína!
pCln! que! permitirá! la! formación! de! la! estructura! circular! funcional! del! complejo!
heptamérico!de!la!Sm.!A!su!vez,!las!proteínas!SMN!del!complejo!interaccionan!con!los!
UsnRNA!facilitando!su!reclutamiento!y!la!transferencia!de!las!proteínas!Sm!al!“Sm!site”!
del!RNA!donde!completan!la!formación!del!denominado!“Sm!core”,!requerido!para!la!
importación!al!núcleo.!Por!esta!función!se!considera!a!la!SMN!una!chaperona.!Pero,!la!
función!de!la!SMN!no!acaba!aquí!ya!que!antes!de!su!importación!la!unión!del!complejo!
SMN! a! la! preOsnRNP! es! clave! para! que! se! lleven! a! cabo! dos! pasos! más! en! el!
procesamiento!del!UsnRNA:!la!hipermetilación!de!m7GOcap!por!la!Tgs1!a!m3GOcap!y!el!
recorte! en! las! regiones! 3’! por! una! exorribonucleasa! (Chari! A.,! et! al.,! 2008).! Cuando!
todos!estos!pasos!!se!han!producido,!la!importina!“snurportin1”!actúa!como!adaptador!
uniendo!la!m3GOcap!del!UsnRNA!con!la!importina!ß.!En!esta!adaptación!también!parece!
estar! implicado! el! complejo! SMN.! De! esta! forma! la! preOsnRNP! puede! importarse! al!
núcleo!y!ser!transferida!al!CB!donde!el!dominio!Tudor!de!la!SMN!puede!interaccionar!
con! la! proteína! estuctural! coilina! y! ensamblarse! en! el! CB! donde,! tras! disociarse! del!
complejo!SMN,!culminará!la!maduración!de!la!preOsnRNP!(Fig.!12).!
Figura$ 12.$ Etapas$ maduraNvas$ de$ la$ biogénesis$ de$ los$ snRNPs$ espliceosomales.$ (1)$ Los! snRNAs! se!
transcriben!y!exportan!al!citoplasma.!(2)$El!complejo!SMN!(la!SMN!más!las!8!proteínas!Gemins!y!Unrip)!
asocian! el! heptámero! Sm.! (3)! El! conjunto! SMN/Sm! acopla! el! UsnRNA,$ (4)! que! es! hipermeAlado!
generando!la!preOsnRNP.!(5$y$6)!La!preOsnRNP!es!importada!al!núcleo!y!al!CB!mediante!la!interacción!
de!la!SMN!con!la!coilina.!(7$y$8)$En!el!CB!culmina!la!maduración!a!snRNP!y!se!disocia!el!complejo!SMN.
(9)$La!snRNP!se!ensambla!en!los!spliceosomas!y!se!trasnfiere!a!los!siAos!acAvos!de!transcripción!donde!
actúa!en!el!splincing.!(10)$En!el!insert!se!representa!el!proceso!por!el!cual!se!eliminan!los!intrones!y!!se!
Sobre!la!base!de!lo!comentado!anteriormente,!podemos!argumentar!que!mutaciones!
en!la!proteína!SMN!que!comprometan!su!función,!tanto!en!su!capacidad!de!interacción!
consigo! misma! como! con! las! proteínas! gemin,! proteínas! del! complejo! Sm! o! con! los!
snRNAs,! pueden! conllevar! a! un! déficit! en! el! ensamblaje! citoplasmáAco! de! las! preO snRNPs! espliceosomales! y,! consecuentemente,! ser! una! de! las! causas! en! la!
fisiopatología!de!la!SMA.!
5.3.1.2$Etapa$nuclear$maduraNva$de$las$preKsnRNPs:$el$cuerpo$nuclear$de$Cajal$(CB)$
Como! hemos! comentado! brevemente! en! la! figura! 12,! en! el! núcleo! celular! las! preOsnRNPs!
culminan!su!maduración,!se!ensamblan!en!los!espliceosomas,!se!almacenan!en!las!áreas!de!
factores!de!splicing!y!se!distribuyen!por!los!dominios!cromatínicos!activos!en!la!transcripción.!
Aunque!no!se!descarta!que!la!maduración!nuclear!de!las!preOsnRNPs!puede!producirse!en!el!
nucleoplasma,! el! CB! es! una! organela! nuclear! clave! para! conseguir! la! tasa! correcta! de!
espliceosomas!ajustada!a!la!actividad!transcripcional!de!la!célula!(Matera!y!Wang!2015).!Por!
esta!razón,!es!pertinente!conocer!la!organización!estructural!y!funcional!del!CB.!De!hecho,!la!
maduración!de!los!snRNPs!es!10!veces!más!eficiente!en!el!CB!que!en!el!nucleoplasma.!!
Relato$histórico$
El!CB!es!una!organela!nuclear!descubierta!por!SanAago!Ramón!y!Cajal!en!el!año!1903.!
Este!autor!lo!observó!en!diversos!Apos!neuronales!y!en!varias!especies!de!mamíferos!
(conejo,!perro!y!humano).!Cajal!la!describe!como!una!estructura!nuclear!argirófila,!de!
forma!esférica!y!bordes!níAdos,!de!aproximadamente!0,5!a!1!μm!de!diámetro,!con!una!
textura! homogénea! y! localizada! en! el! nucleoplasma! (Fig.! 13).! Cajal! la! bauAza! con! el!
nombre!de!“cuerpo!accesorio”!del!nucleolo.!Es!curioso,!que!para!el!autor!este!nombre!
no! implica! asociación! Ysica! con! el! nucleolo.! Mas! bien,! uAliza! el! término! de! cuerpo!
accesorio!para!referirse!a!una!relación!más!general!con!el!nucleolo!y!para!diferenciarlo!
claramente!de!las!esférulas!argirófilas!descritas!por!él!en!el!nucleolo!(revisado!por!Lafarga!
et!al,!2009).!En!estudios!posteriores!Cajal!(1910)!demostró!que!el!cuerpo!accesorio!es!
una!estructura!constante!en!la!mayoría!de!tipos!neuronales!y!que!presenta!variaciones!
en! el! número! y! tamaño! dependiendo! de! la! población! neuronal! estudiada.! El! cuerpo!
accesorio! despertó! escaso! interés! entre! los! cien_ficos! de! la! época! hasta! que,! en! la!
década! de! 1950,! el! equipo! de! Barr! (University! Western! Ontario),! esAmulado! por! la!
demostración! de! la! cromaAna! sexual! en! el! núcleo! neuronal! de! las! hembras! (en! la!
actualidad! el! cromosoma! X! inacAvo),! dedicó! un! gran! esfuerzo! al! estudio! del! núcleo!
neuronal! y! publicó! tres! ar_culos! sobre! la! organización! del! cuerpo! accesorio! en!
neuronas!de!varios!centros!nerviosos!del!gato!(para!revisión,!ver!Lafarga!et!al.,!2009).!
En! estos! estudios! se! confirmaban! las! observaciones! de! Cajal,! se! demostraba! la!
ausencia!de!DNA!(Feulgen!negaAva)!en!el!cuerpo!accesorio!y!se!aportaban!las!primeras!
evidencias!de!su!comportamiento!dinámico!en!respuesta!a!los!cambios!de!la!expresión!
génica! asociados! con! la! axotomía! (Lafarga! et! al.,! 2009).! Con! la! incorporación! de! las!
técnicas!de!microscopía!electrónica!al!estudio!del!núcleo!celular,!Monneron!y!Bernhard!
22
(1969)! describen! en! hepatocitos! un! cuerpo! nuclear! formado! por! hebras! densas!
arrolladas! de! material! fibrilar! denso,! que! denominaron! “coiled! body”! (de! cuerpo!
arrollado).! En! 1983,! Lafarga! y! sus! colaboradores! adaptaron! el! método! del! nitrato! de!
plata!reducido!para!su!aplicación!a!la!MEC!y!demostraron,!en!varios!Apos!neuronales,!
que!el!cuerpo!accesorio!de!Cajal!y!el!“coiled!body”!de!Monneron!y!Bernhard!(1969)!
eran!la!misma!estructura.!La!reacción!argénAca!se!detectaba!específicamente!sobre!las!
hebras!densas!arrolladas!del!“coiled!body”,!mientras!que!el!material!amorfo!y!de!baja!
densidad!electrónica!que!se!dispone!entre!las!hebras!densas!carecía!de!afinidad!por!la!
plata.!Sin!embargo,!fue!necesario!esperar!hasta!1999!para!que!la!comunidad!cien_fica!
internacional! reconociese! el! descubrimiento! a! Cajal.! Así,! en! un! “EMBO! Workshop”!
sobre! la! organización! funcional! del! núcleo! celular! celebrado! en! Praga! en! 1999,! el!
profesor!Gall!(Carnegie!InsAtuAon!of!BalAmore),!apoyándose!en!las!observaciones!de!
de! los! profesores! Lafarga! y! Berciano! y! en! las! de! otros! invesAgadores,! propuso! como!
homenaje!a!Cajal!y!en!reconocimiento!a!su!descubrimiento!del!“cuerpo!accesorio”!la!
adopción!del!nombre!de!“Cajal!body”!(CB)!en!susAtución!de!“coiled!body”,!(Carvalho!et!
al.,!1999;!Gall,!2000).!Desde!esta!fecha,!el!nombre!de!“Cajal!body”!(cuerpo!nuclear!de!
Cajal)! ha! sido! universalmente! aceptado! en! la! literatura! internacional,! incluyendo! los!
textos!de!Biología!Celular!(para!revisión,!ver!Lafarga!et!al.,!2009).!En!la!década!de!1990!
se!inicia!la!era!moderna!en!el!estudio!del!CB!al!descubrirse!en!el!laboratorio!del!Dr.!Tan!
(Scripps! InsAtute,! La! Jolla)! que! el! suero! de! un! paciente! con! patología! autoinmune!
marcaba!específicamente!los!CBs.!La!proteína!reconocida!por!el!suero!autoinmune!fue!
bauAzada!con!el!nombre!de!coilina!(de!“coiled!body”,!Andrade!et!al.,!1991).!!
La!existencia!de!un!marcador!molecular!específico!del!CB!representó!un!gran!avance!
para!caracterizar!otros!componentes!moleculares!de!esta!estructura.!Así,!en!la!misma!
década! de! los! noventa,! se! detectó! la! presencia! en! el! CB! de! la! proteína! nucleolar!
fibrilarina!(para!revisión,!ver!Gall,!2000;!Raška!et!al.,!2006)!y!el!grupo!de!Angus!Lamond!
(EMBO,! Heidelberg),! desarrolló! métodos! de! hibridación! in! situ! para! detectar! los!
Figura$13.$(A)$Reproducción!de!un!dibujo!original!de!Cajal!de!dos!neuronas!piramidales!humanas.!El!
autor! dibuja! en! el! núcleo! el! cuerpo! accesorio! (a),! el! nucleolo! (b),! los! grumos! hialinos! (c)! y,! en! el!
citoplasma,! el! citoesqueleto! de! neurofibrillas.! (B)! MicrofotograǺa! de! neuronas! piramidales! teñidas!
con!el!método!de!nitrato!de!plata!reducido!de!Cajal,!aparecen!teñidos!los!mismos!componentes.(C)$
Inmunomarcaje$de!la!SMN!y!coilina!en!una!neurona!donde!se!puede!observar!el!CB!(amarillo).!
los!CBs!se!acumulan!U1,!U2,!U4,!U5!y!U6!RNAs,!todos!ellos!componentes!de!las!snRNPs!
ya!comentados!implicadas!en!el!“splicing”!de!los!preOmRNAs.!Posteriormente,!el!grupo!
del! Prof.! Dreyfuss! (Howard! Hughes! Medical! InsAtute,! Philadelphia)! descubre! la!
proteína!SMN!y!el!complejo!SMN,!que!como!ya!hemos!comentado!es!la!clave!en!las!
fases! maduraAvas! citosólica! y! nuclear! de! las! preOsnRNPs! espliceosomales! (Liu! y!
Dreyfuss,! 1996).! Además,! se! localizó! en! el! CB! el! U7! snRNA! implicada! en! el!
procesamiento!específico!de!los!preOmRNAs!de!las!histonas!(CarmoOFonseca!y!Lamond,!
1993;!Gall,!2000).!Junto!a!la!presencia!de!snRNPs!espliceosomales!se!descubren!otras!
snoRNPs!nucleolares!(Kaiser!et!al.,!2008).!Dando!las!primeras!pistas!de!que!el!CB!esta!
compromeAdo!con!etapas!nucleares!maduraAvas!de!RNPs.!
Otro! aspecto! esencial! de! los! CBs! es! su! comportamiento! dinámico! en! respuesta! a!
cambios!de!la!acAvidad!celular.!Estudios!realizados!en!diferentes!laboratorios,!incluido!
el!de!los!profesores!Lafarga!y!Berciano,!han!demostrado!que!el!tamaño!y!número!de!
CBs! por! célula! es! muy! variable! y! está! directamente! relacionado! con! la! acAvidad!
transcripcional!de!la!célula!(Lafarga!et!al.,!1999;!CarmoOFonseca!et!al.,!1993;!Pena!et!
al.,! 2001;! Berciano! et! al.,! 2007).! El! seguimiento! en! células! vivas! de! proteínas! del! CB!
fusionadas!con!proteínas!fluorescentes!ha!permiAdo!conocer!que,!aunque!el!CB!es!una!
estructura! estable,! Aene! un! importante! dinamismo! molecular! y! sus! componentes!
moleculares!están!en!flujo!constante!con!el!nucleoplasma!y!el!nucleolo!(Misteli,!2008).!
Además,!el!CB!se!mueve!libremente!en!el!nucleoplasma!y!se!relaciona!espacialmente!
con! otros! comparAmentos! nucleares,! parAcularmente! con! el! nucleolo,! determinados!
dominios! de! la! cromaAna! y! los! cuerpos! PML! (Platani! et! al.,! 2002;! Cioce! y! Lamond,!
2005;!Mistelli,!2007;!2008;!Berciano!et!al.,!2007).!De!hecho,!la!relación!espacial!Ysica!
de! los! CBs! con! los! cuerpos! nucleares! PMLs,! implicados! en! la! regulación! de! la!
transcripción,!ha!permiAdo!proponer!la!existencia!de!un!tráfico!molecular!acAvo!entre!
el! CBs! y! otros! dominios! nucleares! implicados! en! la! transcripción! (Cioce! y! Lamond,!
2005).!Finalmente,!comentar!que!el!CB!establece!relaciones!espaciales!específicas!con!
determinados! loci! génicos,! parAcularmente! del! U2! RNA! y! de! las! histonas,! una!
asociación! que! es! dependiente! de! la! fase! del! ciclo! celular! (para! revisión,! ver! Frey! y!
Matera,!1995;!Cioce!y!Lamond,!2005).!
Papel$funcional$del$CB$en$la$biogénesis$de$snRNPs$
El!CB!ha!sido!una!estructura!nuclear!funcionalmente!muy!enigmáAca!hasta!hace!unos!
pocos!años.!Sin!embargo,!su!composición!molecular!heterogénea,!su!relación!directa!
con! la! acAvidad! transcripcional,! su! movilidad! y! su! asociación! con! determinados! loci!
génicos!ha!permiAdo!involucrar!al!CB!en!diferentes!funciones,!entre!las!que!merece!la!
pena! señalar! su! papel! en! la! biogénesis! de! snRNPs! espliceosomales! (Frey! y! Matera,!
1995;!CarmoOFonseca,!2002;!Cioce!y!Lamond,!2005;!Cioce!et!al.,!2006;!Morris,!2008).!
Sobre!la!base!de!que!el!déficit!en!la!síntesis!de!preOsnRNPS!es!una!causa!eAopatológica!
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