"Molecular and functional studies of REEP1 (Receptor Enhancing Expression Protein) protein involved in Hereditary Spastic Paraplegias"

Mutazioni nella proteina REEP1, codificata dal gene SPG31, sono responsabili di una comune forma autosomica dominante di Paraplegia Spastica Ereditaria (HSP). La funzione biologica di REEP1 e i meccanismi patogenetici che si trovano dietro a questa malattia rimangono ad oggi sconosciuti. Questo progetto ha lo scopo di investigare la funzione di REEP1 e delle sue mutazioni attraverso differenti approci sperimentali che prevedono l’uso di colture cellulari di mammifero. Studi svolti nel nostro laboratorio hanno dimostrato che REEP1 è coinvolto nella biogenesi dei lipid droplets (LDs) e che la sua localizzazione dipende dal bilancio energetico della cellula; inoltre questa proteina ha anche la caratteristica di formare oligomeri per poter svolgere la propria funzione. Inizialmente abbiamo dimostrato che REEP1 è localizzato sulla membrana del reticolo endoplasmatico (ER), con entrambe le sue estremità N- e C- terminali rivolte verso il citoplasma della cellula, mentre il dominio trans membrana della proteina sembra troppo corto per poter attraversare interamente il doppio strato fosfolipidico della membrana del ER; è però possibile che REEP1 sia inserita solo nello strato fosfolipidico esterno. Questa ipotesi è avvalorata dal fatto che quando il metabolismo lipidico viene incrementato o la sintesi proteica inibita, la localizzazione di REEP1 cambia, spostandosi dal reticolo ai LDs; inoltre il reticolo endoplasmatico è anche la sede di biogenesi dei LDs, in particolare sembra che i LDs crescano all’interno del doppio strato fosfolipidico del reticolo endoplasmatico per poi essere definitivamente separati dal reticolo oppure, e questa sembra l’ipotesi più probabile, estrusi dal reticolo, rimanendo però attaccati ad esso tramite una lunga lamella di membrana fosfolipidica detta ”stelo”. Ci sono infatti delle proteine di membrana che si trovano sia sul reticolo che sulla membrana dei LDs: queste proteine possono quindi spostarsi lungo la membrana passando dal reticolo ai LDs dopo l’attivazione di opportuni segnali intracellulari, e viceversa. Successivamente ci siamo focalizzati sulle mutazioni patologiche di REEP1: REEP1P19R è una mutazione missenso che presenta una sostituzione amminoacidica nel primo dominio transmembrana. Abbiamo dimostrato che REEP1P19R è localizzata sulla membrane dei LDs e viene spostata sulla membrane del reticolo endoplasmatico quando la sintesi degli acidi grassi viene inibita. Inoltre abbiamo evidenziato che questa mutazione patologica non è in grado di dimerizzare. REEP1A132V è una mutazione missenso che presenta una sostituzione amminoacidica in una posizione che si suppone essere importante in quanto sito di legame con i microtubuli. Inoltre REEP1A132V è localizzata sulla membrane del ER ma è anche parzialmente sovrapposta ai microtubuli. Questi risultati suggeriscono che REEP1 possa avere una funzione nel metabolismo dei LDs e aprono nuove prospettive per quanto riguarda il meccanismo patologico e i processi neurodegenerativi causati da HSP.