En el sistema nervioso central, la dopamina regula o modula procesos conductuales muy importantes. La secreción de dopamina por el sistema nigro-estriado controla procesos motrices y la degeneración de éste está asociada al mal de Parkinson. La dopamina se considera el neurotransmisor de la motivación y tiene un papel central en la conducta motivada por recompensa. En general, los procesos de aprendizaje mediados por recompensa y las adicciones tienen como último paso la liberación de dopamina. Varias drogas con potencial adictivo aumentan los niveles de dopamina, tal es el caso de las anfetaminas, la cocaína y la nicotina. En el caso de la adicción a nicotina, está demostrado que ésta estimula a los receptores colinérgicos de tipo nicotínico en el sistema mesolímbico, liberando dopamina y generando un ciclo de reforzamiento que lleva a una adicción fisiológica muy intensa[1,2]. La mosca de la fruta Drosophila melanogaster se ha usado como modelo para estudiar las bases moleculares del comportamiento inducido por distintas drogas. En la mosca como en los mamíferos, la activación por nicotina de los receptores nicotínicos induce la liberación de dopamina y causa respuestas específicas tales como movimientos espasmódicos y perdida de la capacidad de escalamiento vertical[3]. Usando como parámetro la pérdida de la capacidad de escalamiento vertical, hemos aislado dos líneas hipersensibles a nicotina las cuales llevan inserciones del elemento P{GawB}. La línea L4 interrumpe al gen escargot (esg) que codifica para un factor transcripcional con dedos de zinc que se expresa de manera muy dinámica a lo largo del desarrollo y está implicado en la determinación del sistema nervioso, los tubulos de Malpigi, la fusión de las traqueolas así como en el mantenimiento de la pluripotencia de las células madre en diversos órganos. Además, la sobre-expresión de esg suprime convulsiones de tipo epiléptico en moscas mutantes en canales iónicos[4,5,6,7,8-10]. Además, aislamos a la línea L70 que expresa ectópicamente en adultos a un cluster de cuatro microRNAs (miR-310-313) que solo debiera expresarse durante el desarrollo[11]. Usando el programa TargetScanFly, que predice posibles blancos de miRNAs, encontramos que esg contiene la secuencia semilla blanco del cluster miR-310-313. Con esta información, intentamos demostrar que los miRNAs regulan a esg, y que es probable los dos genes están en la misma vía ya que al cruzar las líneas L70 y L4 aumenta la penetración del fenotipo de esg. En este proyecto queremos identificar cuales son los genes regulados por los miRNAS del cluster miR-310-313 y por esg, ya que la desregulación de estos causa la hipersensibilidad a nicotina. Los objetivos de este proyecto son: 1) Analizar el transcriptoma de las líneas L4 y L70 para compararlo con el de líneas silvestres de manera que podamos medir la expresión diferencial de los genes "rio abajo" de las cascadas reguladoras de los miRNAs y de esg. Estos genes seguramente son los implicados en la sensibilidad a la nicotina. 2) Una vez identificados los genes cuya expresión se altera en las líneas L70 y L4 adquirir líneas mutantes asociados a estos y probar su sensibilidad a nicotina lo que nos dará información sobre las vías de respuesta a esta droga y posibles mecanismos de adicción. Es muy importante hacer notar que existe un ortólogo de esg en mamíferos llamado slug[9], de manera que es muy probable que los mecanismos de sensibilidad a la nicotina mediados por esg estén conservados en humanos dándonos información importante sobre la naturaleza de la adicción a esta droga.

Como se menciono en los antecedentes, el tabaquismo tiene un costo social altísimo tanto en términos económicos tales como los costos por ausentismo la pérdida de productividad y el tratamiento del 90% de los cánceres de pulmón y el 50% de las enfermedades cardiovasculares, eso sin tomar en cuenta los costos intangibles tales como el dolor y el sufrimiento y el efecto disruptivo en las actividades familiares cuasado por tener y cuidar enfermos graves. El principal problema del tabaquismo es lo terriblemente adictiva que es la nicotina. Esto hace que las personas, aún sabiendo los riesgos, sean incapaces de evitar el uso de este tipo de productos. Entender las bases moleculares y celulares de las adicciones nos permite buscar estrategias y fármacos para contender con ellas. Este tipo de trabajo se vuelve aún más relevante cuando nos damos cuenta de que en general, todas las adicciones convergen hacia la liberación de dopamina en la vía mesolímbica dopaminergica lo que permite predecir de que existen mecanismos generales para todas las adicciones de manera que es probable que se puedan desarrollar estrategias universales para tratar adicciones. Por otro lado, identificar los blancos moleculares de la nicotina también nos puede permitir explotar el potencial terapéutico neuroprotector que tiene esta droga. Este trabajo contribuirá directamente en el entendimiento de las bases genéticas, celulares y moleculares de las respuesta a substancias adictivas. Generará un catalogo de genes con homólogos en humanos que podrían ser blancos moleculares para el tratamiento de adicciones o para la explotación terapéutica de la nicotina. Así mismo no dará información de las redes neuronales involucradas en la respuesta a nicotina, en las cascadas de regulación genética involucradas en esta y de las vías metabólicas afectadas por el consumo de nicotina.