Unravelling the roles of an alternatively spliced microexon in Daam1 in nervous system development and function

Abstract

Microexons are an unusual form of alternative splicing with high evolutionary conservation, however, their functions are still far from being understood. In this thesis, we focused on a neuronal-specific microexon that modulates the structure of the FH2 domain of DAAM1, a protein important for actin dynamics. We demonstrated that microexon inclusion directly impacts actin nucleation and polymerization capabilities of the FH2 domain, suggesting a modulatory effect on DAAM1´s function. Actin dynamics is an important factor in neuronal differentiation and function. Our studies demonstrated higher neuronal activity upon microexon removal, both in an in vitro system of differentiated glutamatergic neurons and in vivo, in a microexon KO mouse model. This presumably synaptic-driven phenotype translated into further developmental imbalances in young mice, and later on, motor and learning impairments in adulthood. These results thus reveal a highly conserved and splicing-driven control mechanism of neuronal functioning, involved in higher cognitive abilities.

Los microexones son una forma inusual de empalme alternativo con alta conservación evolutiva, sin embargo, sus funciones aún están lejos de entenderse. En esta tesis, nos centramos en un microexón neuronal específico que modula la estructura del dominio FH2 de DAAM1, una proteína importante para la dinámica de la actina. Demostramos que la inclusión de microexones impacta directamente en las capacidades de nucleación y polimerización de actina del dominio FH2, lo que sugiere un efecto modulador sobre la función de DAAM1. La dinámica de la actina es un factor importante en la diferenciación y función neuronal. Nuestros estudios demostraron una mayor actividad neuronal tras la eliminación de microexones, tanto en un sistema in vitro de neuronas glutamatérgicas diferenciadas como in vivo, en un modelo de ratón de microexón KO. Este fenotipo presuntamente impulsado por la sináptica se tradujo en más desequilibrios del desarrollo en ratones jóvenes y, más tarde, en deficiencias motoras y de aprendizaje en la edad adulta. Por lo tanto, estos resultados revelan un mecanismo de control del funcionamiento neuronal altamente conservado e impulsado por empalme, involucrado en capacidades cognitivas superiores.