Espressione di HDAC1 e HDAC2 nel lignaggio degli interneuroni cerebellari

During the development of the central nervous system, neurons are produces according to a precise spatio-temporal schedule. A central factor in the specification of different neural types is epigenetics, the mechanism responsible for the proper gene expression characterizing the different neural types and acting as integrator between extrinsic signals and intrinsic factors involved in this process. Among proteins involved in the epigenetic mechanisms, we have decided to analyze HDAC1 and HDAC2 expression. Several studies have already highlighted that these enzymes are essential for proliferation and neural differentiation. In particular, these proteins have a different expression in progenitors (HDAC1) and mature neurons (HDAC2). In order to identify the maturation phase HDAC1/2 are connected to, we have studied their expression in the lineage of cerebellar interneurons, where single maturation phases can be identified using propert markers. As part of our work, we have proved that HDAC1 and HDAC2 are expressed in different development phases and that their expression switch occurs in a specific moment. In particular, in the adult cerebellum they are extremely put away in different cellular populations, astrocytes and mature GABAergic interneurons. Astrocytes, above all the Bergmann glia, mainly express HDAC1, whereas mature GABAergic interneurons mainly express HDAC2. This clear segregation of HDACs suggests their role in the neural differentiation, where HDAC1 promotes differentiation into glia, whereas HDAC2 fosters a neuronal differentiation. A more complex situation can be observed in the postnatal period, when neurogenesis, started at embryonic age, continues and cerebellar GABAergic interneurons are mostly generated and specified. In this context, above all in the prospective white matter (PWM), there are different kinds of cells at various maturation phase. In our work, we have highlighted that in this phase the segregation of HDAC1/2 is not clear. Nevertheless, we have notices that immature interneurons at last cell division mostly express HDAC2, whereas astrocytes and progenitors with astrocytic phenotypes (in PWM) mostly express HDAC1. Nevertheless, we have proved that HDAC1 and, to a lesser extent, HDAC2 are associated to the cell cycle; this suggests that HDAC1 could be an important regulator of cell proliferation. In conclusion, our results suggest a gradual increase of HDAC2 expression in later maturation phase. In particular, proliferating cells mostly express HDAC1, whereas they upregulate HDAC2 in the post-mitotic phase, when they reach their final position.

Durante lo sviluppo del sistema nervoso centrale, i neuroni sono generati seguendo una precisa sequenza spazio-temporale. Nella speci?ficazione dei diversi tipi neuronali assume particolare rilevanza l'epigenetica, meccanismo responsabile della corretta espressione genica che caratterizza le diverse tipologie neuronali e che funge da integratore tra segnali estrinseci e fattori intrinseci coinvolti in tale processo. Tra le varie proteine coinvolte nei meccanismi epigenetici, abbiamo deciso di studiare l'espressione di HDAC1 e HDAC2. Diversi studi hanno, infatti, evidenziato come questi enzimi siano essenziali nei processi di proliferazione e diff?erenziamento in senso neurale. In particolare, tali proteine presentano una diversa espressione nei progenitori (HDAC1) e nei neuroni maturi (HDAC2). Per capire a quale stadio maturativo siano associate, abbiamo studiato la loro espressione nel lineage degli interneuroni cerebellari, in cui i singoli stadi di maturazione possono essere distinti mediante speci?fici marcatori. Nel nostro lavoro abbiamo dimostrato che HDAC1 e HDAC2 sono espresse in distinti stadi di sviluppo e lo switch di espressione di queste proteine avviene in uno specifi?co momento. In particolare, nel cervelletto adulto sono altamente segregate in distinte popolazioni cellulari, astrociti e inteneuroni GABAergici maturi. Gli astrociti, e soprattutto la glia di Bergmann, presentano un'espressione elevata di HDAC1, mentre gli interneuroni GABAergici maturi di HDAC2. Questa netta segregazione delle due HDAC suggerisce il loro ruolo nel di?fferenziamento neurale, dove HDAC1 promuova un di?fferenziamento in senso gliale mentre HDAC2 in senso neuronale. Situazione pi?u complessa ?è quella del periodo postnatale, momento in cui procede la neurogenesi iniziata in et?a embrionale e gli interneuroni GABAergici cerebellari vengono maggiormente generati e specifi?cati. In tale contesto, soprattutto a livello della futura sostanza bianca (PWM), sono presenti diverse tipologie di cellule con vario grado di maturazione. Nel nostro lavoro abbiamo evidenziato che in tale stadio la segregazione di HDAC1/2 non ?è netta. Tuttavia, abbiamo notato che gli interneuroni immaturi alla loro ultima mitosi esprimono soprattutto HDAC2, mentre gli astrociti e progenitori con fenotipo astrocitario (in PWM) esprimono specialmente HDAC1. Inoltre abbiamo dimostrato come HDAC1 e, in misura inferiore, HDAC2 siano associate al ciclo cellulare; questo suggerisce che HDAC1 possa essere un importante regolatore della proliferazione cellulare. In conclusione, i risultati ottenuti ci suggeriscono un progressivo incremento di espressione di HDAC2 in stadi maturativi successivi. In particolare, ?finch?é le cellule proliferano esprimono ancora in buona parte HDAC1, mentre nel momento in cui diventano postmitotiche e raggiungono la loro posizione fi?nale nel parenchima cerebellare sovraesprimono HDAC2.