Μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των ιοντικών διαύλων από νευρωνικά microRNAs

Abstract

MicroRNAs (miRNAs) are a group of small regulatory RNA molecules, 19-24 nucleotides in length, that bind to complementary sequences mainly in the 3’-untranslated regions (3’UTRs) of mRNA targets and cause their translational repression and destabilization, thus participating in the post-transcriptional regulation of gene expression. So far, many miRNAs have been identified that are either exclusively expressed in the nervous system or their levels are high in specific neuronal cell types/ subpopulations, at various developmental stages, or even in specific sub-compartments of a neuron, where they play a crucial role in the development, differentiation and function of the nervous system. The formation, as well as the remodeling of the synaptic structure and function, in response to increased neural activity, processes that aid the consolidation of memory and learning, are achieved through a series of molecular events, that include the activation of various ion channels and receptors and the transport of ions through them, phosphorylation of signaling molecules and transcription factors, transcription of genes, as well as local translation of synaptic mRNAs in dendritic spines. Accumulating evidence support the implication of miRNAs in the regulation of these processes, as they are localized in various synaptodendritic compartments of neurons and contribute significantly to the control of synaptic strength and plasticity, while their expression is regulated by the molecular mechanisms that coordinate synapse function but are dysregulated during neuropathology. Therefore, miRNAs are of vital importance for the development and proper functioning of the nervous system.Based on the above, the present PhD thesis aimed at investigating the role of neuronal miRNAs in the post-transcriptional regulation of the expression of ion channels on the plasma membrane and the endoplasmic reticulum (ER), that coordinate synaptic function and control all fundamental neuronal processes. Specifically, our experimental design was based on three directions: a) TREK/TRAAK leakage channels, b) a-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic acid receptors (AMPARs), and c) ryanodine receptors (RyRs) and inositol triphosphate (IP3Rs) receptors. Initially, to identify putative binding sites of miRNAs in the 3’UTRs of the studied mRNAs, a comparative bioinformatic analysis between five databases was performed, which revealed that miR-9, miR-96, miR-124, miR-128, miR-153, miR-182, miR-183 and miR-218 possess potential complementary recognition sites in the 3’UTRs of TREK1, TREK2, TRAAK, GluR1-4, RyR1-3, and IP3R1-3 mRNAs. The data obtained from luciferase assays in HEK293 and SK-N-SH cells overexpressing the chimeric transcripts and miRNAs or their inhibitors (TuD-miRNAs or antisense 2'-O-methyl-oligonucleotides), respectively, established the strong interaction between miR-183 and TREK2 mRNA, miR-128 and TREK1, TREK2, GluR1 and GluR3 mRNAs, as well as miR-218 and GluR2 mRNA. Furthermore, it was confirmed that miR-124 specifically recognizes and binds strongly to complementary sites in the 3’UTRs of TREK1, TREK2, GluR2-4, RyR1-3, and IP3R3 mRNAs, supporting a regulatory role for the spatiotemporal expression of the vast majority of the mRNAs examined. Further analysis using RT-qPCR, immunofluorescence staining and Western immunoblotting techniques revealed that these miRNAs suppress the expression of the corresponding target mRNAs and cause a significant decrease in the protein levels of the subunits that form these receptors-channels.The suppressive effects of these miRNAs prompted us to investigate their contribution to neuronal processes induced by the activation of TREK/TRAAK channels and AMPAR, RyR, and IP3R in both physiological and stress conditions. Concerning TREK channels, patch-clamp recordings revealed that overexpression of miR-124 significantly reduces the mean amplitude of the K+ current elicited upon thermal activation of TREK2 channel, as a result of the reduction in TREK2 mRNA expression, further validating miR-124 repressive action. Next, we attempted to correlate the endogenous expression of miRNAs and TREK1 and TREK2 channels in the central (CNS) and peripheral nervous system (PNS) under normal conditions and conditions related to neuropathic pain. It was observed that miR-124, miR-128 and miR-183 and TREK1 and TREK2 mRNAs display a similar expression patterns during brain development and in adult neurons of dorsal root ganglia (DRG). Data obtained from luciferase assays in adult DRG neurons overexpressing TREK1 or TREK2 and TuD-124 or TuD-128 confirmed that miR-124 and miR-128 downregulate the levels of TREK1 and TREK2 mRNAs in these neurons. Finally, contrary to what observed under normal conditions, upon altered physiology of these neurons following incubation with various pro-inflammatory and growth factors the expression patterns of miR-124 are reversed relative to those of TREK1 and TREK2 mRNAs. These findings support that miR-124, and to a lesser extent miR-128 and miR-183, act to fine-tune, rather than eliminate, the expression and consequently the activity of TREK channels in the CNS and PNS, highlighting their role as potential drug targets for analgesia and neuroprotection.In the case of AMPARs, given the vital importance of Ca2+ homeostasis in normal neuronal function, as well as the deleterious effects of its disturbance, the fluorometric method of live Ca2+ imaging was employed to record Ca2+ mobilization across the plasma membrane and ER in response to KCl, carbachol, and thapsigargin, while glutamic acid-mediated activation of Ca2+-dependent signaling pathways induced by AMPA receptor opening was also examined. It was revealed that overexpression of miR-124 under normal conditions causes a decrease in the depolarizing potential of SK-N-SH cells in response to KCl or carbachol and inhibits glutamic acid-mediated fast activation of the signaling molecules ERK1/2 and CaMKII, suggesting that miR-124 may regulate neuronal transmission and excitability and therefore the overall synaptic strength. Consequently, the possible protective role of miR-124 in glutamic acid-mediated excitotoxicity was investigated. It was found that prolonged exposure to glutamic acid causes an increase in the endogenous expression levels of miR-124 and GluR2-4 isoforms, resulting in cell hyperexcitability and hyperactivation of Ca2+-dependent signaling pathways induced by the action of AMPA receptors. These effects eventually lead to the accumulation of Ca2+ in the cytoplasm and ER lumen, the activation of the apoptotic pathway of caspases and the subsequent decrease in cell viability. Conversely, miR-124 limits cell hyperexcitability by significantly reducing Ca2+ influx through the plasma membrane in response to KCl or carbachol-mediated Ca2+ release from the ER, while at the same time exerts a neuroprotective effect as it restores Ca2+ homeostasis in both cytoplasm and ER and suppresses the activation of caspases 9 and 3, promoting cell viability. Collectively, these findings support the notion that miR-124 protects the cells from the detrimental effects of excitotoxicity.Regarding RyRs and IP3Rs, we first examined the involvement of miR-124 and miR-153 in Ca2+ release from the ER mediated by these receptors, as well as the ER Ca2+ content. Ca2+ imaging revealed that Ca2+ mobilization from the ER lumen in response to carbachol and caffeine, the two main agonists of RyRs and IP3Rs, is significantly lower in the presence of miR-124 and miR-153, while both the basal levels of [Ca2+]i and ER Ca2+ content are not affected by the action of these miRNAs, suggesting that under normal conditions miR-124 and miR-153 fine-tune intracellular Ca2+ homeostasis while maintaining ER’s capability to act as a Ca2+ source that is indispensable for neuronal activity. Moreover, the potential neuroprotective role of miR-124 and miR-153 in ER stress conditions following prolonged incubation of cells with caffeine or tunicamycin was investigated. We observed that the endogenous expression of miR-124 and miR-153 is diminished, while the expression of RyR1-3 mRNAs and IP3R1-3 mRNAs is upregulated, indicating the interdependence of miRNAs and RyRs and IP3Rs in maintaining intracellular Ca2+ homeostasis under ER stress. The observed inverse correlation between the expression levels of these miRNAs and mRNAs ultimately leads to the excessive release of Ca2+ from the ER lumen and its accumulation in the cytoplasm, effects that are prevented by the overexpression of miR-124 and miR-153, subsequently leading to the attenuation of activation of the PERK branch of the unfolded protein response (UPR) pathway. Consequently, miR-124 and miR-153 regulate ER Ca2+ homeostasis and exert neuroprotective effects on the molecular mechanisms that govern ER stress.Taken together, the data of the present PhD thesis highlight the crucial role of neuronal miRNAs in regulating the expression of certain ion channels that coordinate neuronal function. Strikingly, miR-124 possesses a central role in all cases, as it modulates the expression of both TREK channels and AMPARs, as well as that of RyRs and IP3Rs, and therefore emerges as a major regulator of neuronal excitability. The substantial contribution of miRNAs in the regulation of signaling modules that coordinate the transport of ions to and from the various cellular compartments expands our knowledge regarding their importance in various neuronal processes, but also their interdependence with the pathogenesis of neurological disorders. Along the same lines, several miRNAs have already been approved in preclinical studies to treat various diseases and future research efforts should determine the potential usage of these miRNAs as biomarkers or drug targets for diagnosing and treating a wide range of neuropathological conditions.

Τα μικρομοριακά RNAs (microRNAs ή miRNAs) αποτελούν μία ομάδα μικρών ρυθμιστικών μορίων RNA, μήκους 19-24 νουκλεοτιδίων, τα οποία δεσμεύονται σε συμπληρωματικές θέσεις κυρίως της 3’ αμετάφραστης περιοχής (3’ Untranslated Region, 3’UTR) των mRNAs-στόχων τους και προκαλούν την καταστολή της μετάφρασης και την αποσταθεροποίησή τους, συμμετέχοντας με τον τρόπο αυτό στη μετα-μεταγραφική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Μέχρι στιγμής, έχουν ταυτοποιηθεί πολλά miRNAs που είτε εκφράζονται αποκλειστικά στο νευρικό σύστημα ή τα επίπεδα έκφρασής τους είναι ιδιαιτέρως υψηλά σε συγκεκριμένους νευρικούς κυτταρικούς τύπους/πληθυσμούς νευρώνων, σε διάφορα αναπτυξιακά στάδια, και ακόμη και σε συγκεκριμένα διαμερίσματα ενός νευρώνα, όπου διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση και τη λειτουργία του νευρικού συστήματος. H δημιουργία, αλλά και η αναδιαμόρφωση της δομής και λειτουργίας των συνάψεων ως απόκριση στη νευρωνική δραστηριότητα, διαδικασίες που συμβάλλουν στην παγίωση της μνήμης και μάθησης, επιτυγχάνονται μέσω μίας σειράς μοριακών γεγονότων, που περιλαμβάνουν την ενεργοποίηση ιοντικών διαύλων και υποδοχέων και τη διακίνηση ιόντων διαμέσου αυτών, τη φωσφορυλίωση σηματοδοτικών μορίων και μεταγραφικών παραγόντων, τη μεταγραφή, καθώς και την τοπική μετάφραση των συναπτικών mRNAs στις δενδριτικές άκανθες. Ολοένα και αυξανόμενα δεδομένα συνηγορούν στο γεγονός ότι, τα miRNAs εμπλέκονται στον έλεγχο όλων των παραπάνω διαδικασιών, καθώς απαντούν σε διάφορα συναπτοδενδριτικά διαμερίσματα των νευρώνων και συμβάλλουν σημαντικά στη ρύθμιση της συναπτικής ισχύος και πλαστικότητας, ενώ παράλληλα η έκφρασή τους μεταβάλλεται από τους μοριακούς μηχανισμούς που συντονίζουν τη λειτουργία της σύναψης αλλά απορρυθμίζεται κατά τη νευροπαθολογία. Όλα τα παραπάνω επισημαίνουν τη ζωτική σημασία που έχουν τα miRNAs στην ανάπτυξη και την εύρυθμη λειτουργία του νευρικού συστήματος. Με βάση τα παραπάνω, σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να διερευνηθεί ο ρόλος των νευρωνικών miRNAs στη μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των ιοντικών διαύλων της πλασματικής μεμβράνης και του ενδοπλασματικού δικτύου (ΕΔ), που συντονίζουν τη συναπτική λειτουργία και κατέχουν κυρίαρχο ρόλο σε όλες τις θεμελιώδεις νευρωνικές διεργασίες. Συγκεκριμένα, η πειραματική μας μελέτη βασίστηκε σε τρεις άξονες που περιλαμβάνουν: α) τους διαύλους διαρροής ιόντων K+ TREK/TRAAK, β) τους υποδοχείς γλουταμινικού οξέος AMPA (a-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic acid Receptor), και γ) τους υποδοχείς ρυανοδίνης, RyR (Ryanodine Receptor), και 1,4,5-τριφωσφορικής ινοσιτόλης, IP3R (Inositol 1,4,5-triphosphate Receptor). Προκειμένου να εντοπιστούν πιθανές θέσεις πρόσδεσης των miRNAs στις 3’UTRs των υπό διερεύνηση mRNAs, αρχικά, πραγματοποιήθηκε συγκριτική βιοπληροφορική ανάλυση ανάμεσα σε πέντε βάσεις δεδομένων, η οποία αποκάλυψε ότι, τα miR-9, miR-96, miR-124, miR-128, miR-153, miR-182, miR-183 και miR-218 διαθέτουν πιθανές συμπληρωματικές θέσεις αναγνώρισης στις 3’UTRs των TREK1, TREK2, TRAAK, GluR1-4, RyR1-3 και IP3R1-3 mRNAs. Τα δεδομένα που προέκυψαν έπειτα από την ανάλυση της δοκιμασίας της λουσιφεράσης σε κύτταρα ΗΕΚ293 και SK-N-SH που υπερεξέφραζαν τα χιμαιρικά μετάγραφα ταυτόχρονα με τα miRNAs ή τους αναστολείς αυτών (TuD-miRNAs ή αντινοηματικά 2’-Ο-μεθυλ-ολιγονουκλεοτίδια), αντίστοιχα, απέδειξαν την ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ του miR-183 και του TREK2 mRNA, του miR-128 και των TREK1, TREK2, GluR1 και GluR3 mRNAs, καθώς και του miR-218 και του GluR2 mRNA. Επιπλέον, επιβεβαιώθηκε ότι, το miR-124 αναγνωρίζει και προσδένεται ειδικά και ισχυρά σε συμπληρωματικές θέσεις στις 3’UTRs των TREK1, TREK2, GluR2-4, RyR1-3 και IP3R3 mRNAs, υποστηρίζοντας τον ρυθμιστικό του ρόλο στη χωροχρονική έκφραση της πλειονότητας των mRNAs που εξετάστηκαν. Περαιτέρω ανάλυση με τις τεχνικές RT-qPCR, ανοσοκυτταροχημείας και ανοσοαποτυπώματος κατά Western αποκάλυψε ότι, τα miRNAs αυτά καταστέλλουν την έκφραση των αντίστοιχων mRNAs-στόχων τους και επομένως προκαλούν σημαντική μείωση στα πρωτεϊνικά επίπεδα των υπομονάδων που συγκροτούν τους υπό μελέτη διαύλους-υποδοχείς.Έχοντας επιβεβαιώσει την κατασταλτική τους δράση, στη συνέχεια διερευνήθηκε η συμβολή αυτών των miRNAs στις νευρωνικές διεργασίες που επάγονται από την ενεργοποίηση των διαύλων TREK/TRAAK και των υποδοχέων AMPA, RyR και IP3R τόσο σε φυσιολογικές συνθήκες όσο και σε συνθήκες στρες. Όσον αφορά την περίπτωση των διαύλων TREK, αρχικά χρησιμοποιήθηκε η ηλεκτροφυσιολογική μέθοδος της καθήλωσης του δυναμικού σε τμήμα μεμβράνης (patch clamp) και διαπιστώθηκε ότι, η υπερέκφραση του miR-124 έχει ως αποτέλεσμα η ένταση του ρεύματος των ιόντων Κ+ που άγεται κατά τη θερμική ενργοποίηση του διαύλου TREK2 να είναι σημαντικά μειωμένη, γεγονός που απορρέει από τη μείωση που προκαλεί στην έκφραση του TREK2 mRNA, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω την κατασταλτική του δράση. Ακολούθως, έγινε προσπάθεια να συσχετιστεί η ενδογενής έκφραση των miRNAs και των διαύλων TREK1 και TREK2 στο κεντρικό (ΚΝΣ) και περιφερικό νευρικό σύστημα (ΠΝΣ) τόσο σε φυσιολογικές συνθήκες όσο και σε καταστάσεις που σχετίζονται με την πρόκληση του νευροπαθητικού πόνου. Βρέθηκε ότι, τα miR-124, miR-128 και miR-183 και τα TREK1 και TREK2 mRNAs εμφανίζουν παρόμοιο πρότυπο έκφρασης κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου του ποντικού, αλλά και σε ώριμους νευρώνες των γαγγλίων της ραχιαίας ρίζας (Dorsal Root Ganglia, DRG). Τα δεδομένα που προέκυψαν από τη δοκιμασία της λουσιφεράσης σε ώριμους νευρώνες DRG που υπερεξέφραζαν τα TREK1 ή TREK2 και το TuD-124 ή TuD-128 επιβεβαίωσαν την κατασταλτική δράση του miR-124 και του miR-128 στην έκφραση των TREK1 και TREK2 mRNAs στους νευρώνες αυτούς. Τέλος, σε αντίθεση με ότι παρατηρήθηκε υπό φυσιολογικές συνθήκες, κατά την αλλαγή της φυσιολογίας αυτών των νευρώνων έπειτα από την επώασή τους με διάφορους προ-φλεγμονώδεις και αυξητικούς παράγοντες τα πρότυπα έκφρασης του miR-124 σε σχέση με αυτά των TREK1 και TREK2 mRNAs αντιστρέφονται. Τα ευρήματα αυτά υποστηρίζουν ότι, το miR-124, και σε μικρότερο βαθμό τα miR-128 και miR-183, δρουν για να συντονίσουν, παρά να εξαλείψουν, την έκφραση και κατά συνέπεια τη δραστηριότητα των διαύλων TREK στο ΚΝΣ και ΠΝΣ, αναδεικνύοντάς τα ως πιθανούς φαρμακευτικούς στόχους για την αναλγησία και νευροπροστασία. Στην περίπτωση των υποδοχέων ΑΜΡΑ, δεδομένης της ζωτικής σημασίας της ομοιόστασης των ιόντων Ca2+ στη φυσιολογική λειτουργία των νευρικών κυττάρων, καθώς και των βλαβερών επιπτώσεων της διατάραξής της, χρησιμοποιήθηκε η φθορισμομετρική μέθοδος της απεικόνισης των ιόντων Ca2+ σε πραγματικό χρόνο και καταγράφηκε η κινητοποίηση των ιόντων Ca2+ διαμέσου της πλασματικής μεμβράνης και της μεμβράνης του ΕΔ ως απόκριση στο KCl, την καρβαχόλη και τη θαψιγκαργκίνη, ενώ παράλληλα εξετάστηκε η μεσολαβούμενη από το γλουταμινικό οξύ ενεργοποίηση των Ca2+-εξαρτώμενων σηματοδοτικών μονοπατιών που επάγονται από τη διάνοιξη των υποδοχέων ΑΜΡΑ. Παρατηρήθηκε ότι, η υπερέκφραση του miR-124 σε φυσιολογικές συνθήκες προκαλεί μείωση στο εκπολωτικό δυναμικό των κυττάρων SK-N-SH ως απόκριση στο KCl ή την καρβαχόλη και παρεμποδίζει τη μεσολαβούμενη από το γλουταμινικό οξύ ταχεία ενεργοποίηση των σηματοδοτικών μορίων ΕRK1/2 και CaMKII, γεγονός που υποστηρίζει ότι το miR-124 δύναται να ρυθμίζει τη νευρωνική διαβίβαση και διεγερσιμότητα και επομένως τη συνολική συναπτική ισχύ. Συνεπώς, κρίθηκε απαραίτητο να διερευνηθεί ο πιθανός προστατευτικός ρόλος του miR-124 στη μεσολαβούμενη από το γλουταμινικό οξύ διεγερσιμοτοξικότητα. Διαπιστώθηκε ότι, η παρατεταμένη επίδραση με γλουταμινικό οξύ προκαλεί αύξηση στα ενδογενή επίπεδα έκφρασης του miR-124 και των GluR2-4 ισομορφών, με αποτέλεσμα την υπερδιέγερση των κυττάρων και την υπερενεργοποίηση των Ca2+-εξαρτώμενων σηματοδοτικών μονοπατιών που επάγονται από τη δράση των υποδοχέων ΑΜΡΑ. Τα γεγονότα αυτά οδηγούν τελικά στη συσσώρευση των ιόντων Ca2+ στο κυτταρόπλασμα και τον αυλό του ΕΔ, την ενεργοποίηση του αποπτωτικού μονοπατιού των κασπασών και την επακόλουθη μείωση της βιωσιμότητας των κυττάρων. Αντιθέτως, το miR-124 περιορίζει την υπερδιεγερσιμότητα των κυττάρων καθώς μειώνει σημαντικά την εισροή των ιόντων Ca2+ ως απόκριση στο KCl ή την εκροή τους από το ΕΔ ως απόκριση στην καρβαχόλη. Παράλληλα ασκεί νευροπροστατευτική δράση καθώς αποκαθιστά την ομοιόσταση των ιόντων Ca2+ τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στο ΕΔ και καταστέλλει την ενεργοποίηση των κασπασών 9 και 3, προάγοντας την κυτταρική βιωσιμότητα. Συλλογικά, τα ευρήματα αυτά υποστηρίζουν ότι, το miR-124 προστατεύει τα κύτταρα από τις βλαβερές συνέπειες της διεγερσιμοτοξικότητας. Όσον αφορά την περίπτωση των υποδοχέων RyR και IP3R, αρχικά εξετάστηκε η συμμετοχή των miR-124 και miR-153 στη μεσολαβούμενη από αυτούς τους υποδοχείς απελευθέρωση των ιόντων Ca2+ από το ΕΔ στο κυτταρόπλασμα, καθώς και στο περιεχόμενο του ΕΔ σε ιόντα Ca2+. Χρησιμοποιώντας τη φθορισμομετρική μέθοδο της απεικόνισης των ιόντων Ca2+ σε πραγματικό χρόνο αποκαλύφθηκε ότι, η κινητοποίηση των ιόντων Ca2+ από τον αυλό του ΕΔ ως απόκριση στην καρβαχόλη και καφεΐνη, τους δύο κύριους αγωνιστές των υποδοχέων IP3R και RyR, είναι σημαντικά μειωμένη παρουσία των miR-124 και miR-153, ενώ τόσο τα βασικά επίπεδα της [Ca2+]κυτ. όσο και το περιεχόμενο του ΕΔ σε Ca2+ δεν επηρεάζονται από τη δράση αυτών των miRNAs. Τα δεδομένα αυτά υποστηρίζουν ότι, σε φυσιολογικές συνθήκες τα miR-124 και miR-153 ασκούν αυστηρό έλεγχο στην ενδοκυτταρική ομοιόσταση των ιόντων Ca2+, ενώ διατηρούν την ικανότητα του ΕΔ να λειτουργεί ως πηγή ιόντων Ca2+ που είναι απαραίτητη για τη νευρωνική λειτουργία. Ακολούθως, διερευνήθηκε ο πιθανός νευροπροστατευτικός ρόλος των miR-124 και miR-153 σε συνθήκες στρες του ΕΔ που επάγονται από την παρατεταμένη επώαση των κυττάρων με καφεΐνη ή τουνικαμυκίνη. Παρατηρήθηκε ότι, η ενδογενής έκφραση των miR-124 και miR-153 μειώνεται σημαντικά, ενώ επάγεται η έκφραση των RyR1-3 mRNAs και IP3R1-3 mRNAs, υποδεικνύοντας την αλληλεξάρτηση των miRNAs και των υποδοχέων RyR και IP3R στη διατήρηση της ενδοκυτταρικής ομοιόστασης των ιόντων Ca2+ υπό συνθήκες στρες του ΕΔ. Η αντίστροφη συσχέτιση των επιπέδων έκφρασης αυτών των miRNAs και mRNAs οδηγεί τελικά στην υπέρμετρη διαρροή των ιόντων Ca2+ από το ΕΔ και τη συσσώρευσή τους στο κυτταρόπλασμα, γεγονότα που παρεμποδίζονται από την υπερέκφραση των miR-124 και miR-153, με επακόλουθο την καταστολή της ενεργοποίησης του κλάδου PERK του βιοχημικού μονοπατιού απόκρισης των μη αναδιπλωμένων πρωτεϊνών, UPR (Unfolded Protein Response). Ως εκ τούτου, τα miR-124 και miR-153 ρυθμίζουν την ενδοκυτταρική ομοιόσταση των ιόντων Ca2+ και ασκούν με τον τρόπο αυτό νευροπροστατευτική δράση στους μοριακούς μηχανισμούς που διέπουν το στρες του ΕΔ. Συγκεντρωτικά, τα δεδομένα της παρούσας διδακτορικής διατριβής αναδεικνύουν τον κρίσιμο ρόλο των νευρωνικών miRNAs στη ρύθμιση της έκφρασης συγκεκριμένων ιοντικών διαύλων που συντονίζουν τη νευρωνική λειτουργία. Σημαντικότερο εύρημα είναι ότι, κυρίαρχο ρόλο διαδραματίζει το miR-124, καθώς μεταβάλλει την έκφραση τόσο των διαύλων TREK και των υποδοχέων AMPA, όσο και των υποδοχέων RyR και IP3R και για τον λόγο αυτό αναδεικνύεται ως ένας κύριος ρυθμιστής της διεγερσιμότητας των νευρικών κυττάρων. Η ουσιαστική συμβολή των miRNAs στη ρύθμιση της σηματοδότησης που συντονίζει τη διακίνηση των ιόντων από και προς τα διάφορα κυτταρικά διαμερίσματα διευρύνει τις γνώσεις μας όσον αφορά τις λειτουργίες τους σε διάφορες νευρωνικές διεργασίες, αλλά και την αλληλεξάρτησή τους με την παθογένεια των νευρολογικών διαταραχών. Δεδομένου ότι ένας αριθμός miRNAs έχει ήδη εγκριθεί για χρήση σε προκλινικές μελέτες για τη θεραπεία διαφόρων ασθενειών, περαιτέρω μελέτες δύναται να αναδείξουν την πιθανή χρήση αυτών των miRNAs ως βιοδείκτες ή φαρμακευτικούς στόχους για τη διάγνωση και θεραπεία πληθώρας νευροπαθολογικών καταστάσεων.