Tese de Doutoramento Envelhecimento e Doenças Crónicas 2023 Faculdade de Ciências Médicas, Universidade NOVA de Lisboa

Abstract The complexity of the nervous system demands and relies on a diversity of molecular processes essential for its correct development and functioning. Coordinated growth and communication between neurons and glia is crucial and indispensable for the physiological functions of the nervous system. Balanced neuronal and glial interaction and communication is decisive, for instance, to ensure suitable axonal insulation and fasciculation. Axonal ensheathment and insulation are critical for fast and reliable impulse conduction and disturbances in these processes often result in highly debilitating disorders, such as multiple sclerosis. Despite the obvious importance, our knowledge regarding the molecular players responsible for controlling the development, growth and communication between neurons and glia is still somewhat limited. In my thesis, we identified RalA GTPase and the exocyst complex as key regulators of axonal ensheathment in Drosophila melanogaster larval peripheral nerves. Detailed genetic analysis showed that RalA is required for wrapping glia growth and development, acting together with its effector exocyst. Our data suggests that this mechanism is regulated through the activation of the EGF receptor and downstream signaling, with RalA and the exocyst likely controlling the secretion of the activating EGFR ligand and/or regulating EGFR endocytic pathway. In summary, we established RalA GTPase and the exocyst as a novel regulators of wrapping glia development providing a new perspective of the molecular pathways governing glia growth and development in the peripheral nervous system. With this, we expect to contribute for the identification of potential new points of intervention for potential improvement or development of novel therapies to mitigate symptoms caused by neurological disorders in which axonal ensheathment and/or Ral GTPase pathway are impaired.

Resumo A complexidade do sistema nervoso exige e depende de uma diversidade de processos moleculares que são essenciais para o seu normal desenvolvimento e funcionamento. Um crescimento e comunicação coordenados entre neurónios e glia é crucial e indispensável para a função fisiológica do sistema nervoso. Uma interação e comunicação equilibrada entre neurónios e células da glia são decisivas, por exemplo, para garantir um adequado isolamento axonal e fasciculação. O isolamento axonal é critico para garantir que a condução de impulsos nervosos ocorre de forma rápida e fiável. Qualquer perturbação que comprometa o isolamento dos axónios resulta na sua maioria em condições extremamente debilitantes, como é o caso da esclerose múltipla. Apesar da óbvia importância, o conhecimento sobre os mecanismos responsáveis pela regulação e controlo do desenvolvimento, crescimento e comunicação entre neurónios e células da glia continua, de certa forma, limitado. Nos estudos desta tese, identificámos RalA GTPase e o complexo exocisto como reguladores cruciais para o isolamento axonal dos nervos periféricos de larvas de Drosophila melanogaster. Através de uma análise genética detalhada, mostrámos que RalA é necessária para o crescimento e desenvolvimento das células wrapping glia, agindo em conjunto com o seu efetor exocisto. Os nossos resultados sugerem que este mecanismo é regulado através da ativação do recetor EGF, com RalA e o complexo exocisto provavelmente a controlarem a secreção do ligando ativador do recetor EGFR ou através da regulação da via endocítica deste mesmo recetor. Em suma, estabelecemos RalA GTPase e o complexo exocisto como novos reguladores do desenvolvimento das células wrapping glia, gerando uma nova perspectiva das vias moleculares que governam o crescimento e desenvolvimento das células glia no sistema nervoso periférico. Deste modo, o nosso estudo contribui para a identificação de possíveis novos pontos de intervenção para um potencial melhoramento ou desenvolvimento de novas terapias para mitigar sintomas resultantes de doenças neurológicas, as quais sejam consequência de defeitos no isolamento axonal ou de falhas na via da Ral GTPase