Exploiting Drosophila as a model system for studying REEP1-linked HSP in vivo

Le Paraplegie Spastiche Ereditarie (HSP) sono un gruppo eterogeneo di malattie neurodegenerative, caratterizzate da progressiva spasticità degli arti inferiori, e degenerazione del tratto corticospinale. Mutazioni a carico del gene SPG31, codificante per la proteina REEP1, sono la terza causa più comune di forme dominanti di HSP. Studi recenti suggeriscono che REEP1, una proteina integrale della membrana del reticolo endoplasmatico (ER), sia coinvolto nel rimodellamento delle membrane del ER attraverso l’interazione con i microtubuli del citoscheletro. Tuttavia la precisa funzione biologica e il meccanismo patologica di questa proteina sono ancora sconosciuti. Questa tesi ha come oggetto lo studio in vivo della funzione di REEP1 utilizzando come organismo modello Drosophila melanogaster. A tale scopo abbiamo identificato l’omologo in Drosophila di REEP1 (D-REEP1) e generato delle linee transgeniche per la modulazione dell’espressione genica in vivo sia della proteina wild type sia di alcune sue varianti patologiche. Analisi in vivo suggeriscono che D-REEP1 sia coinvolto nella regolazione del numero e della dimensione dei lipid droplets (LDs) in tessuti neuronali e non neuronali. L’assenza di D-REEP1 causa una riduzione delle dimensioni larvali e ad un allungamento delle membrane del reticolo endoplasmatico. Le alterazioni morfologiche del reticolo endoplasmatico sono associate ad una diminuzione del numero totale dei LDs e alla riduzione del contenuto dei trigliceridi. Al contrariola sovra-espressione di D-REEP1 in vivo induce una riduzione delle dimensioni dei LDs La mancanza di studi su organismi modelli e dati sperimentali per valutare le possibili alterazioni funzionali causate delle mutazioni patologiche di D-REEP1, ha portato a creare delle linee transgeniche di Drosophila per forme mutate di D-REEP1. In tal modo si è voluto valutare gli effetti, sia in vivo, che in vitro, di due mutazioni missenso (P19R, D56N) localizzate nei domini transmembrana ed una mutazione nuova (A132V), non ancora pubblicata, localizzata nella parte C-terminale di D-REEP1. Le analisi in vitro hanno dimostrato che le mutazioni situate nei domini transmembrana determinano una alterata localizzazione subcellulare di REEP1. Inoltre, la sovrespressione in vivo di D-REEP1-P19R determina un aumento delle dimensioni dei LDs nel sistema nervoso di Drosophila. Seppure si ritiene che la biogenesi dei lipidi avviene a livello del reticolo endoplasmatico, appare tuttora sconosciuto l’esatto meccanismo molecolare coinvolto. I dati da noi ottenuti e le conoscenze attuali riguardo la famiglia delle proteine REEP suggeriscono che, agendo sulla curvatura delle membrane del ER o reclutando particolari proteine dei LDs, REEP1 sia probabilmente importante nella generazione dei lipid droplets con possibili effetti sul metabolismo lipidico