Modeling human mitochondrial diseases related to MPV17 and APOPT1 in Drosophila melanogaster

Le malattie mitocondriali sono un gruppo ampio e eterogeneo di disordini ereditari causati da difetti del metabolismo energetico mitocondriale attribuibili a un malfunzionamento della catena respiratoria mitocondriale. La loro incidenza è stata stimata tra 1:1500 e 1:10000 nati vivi. Queste sindromi sono il risultato di un gran numero di mutazioni rilevabili sia nel genoma nucleare sia in quello mitocondriale. Negli ultimi decenni, il numero di geni scoperti essere responsabili dell’insorgenza di malattie mitocondriali è enormemente aumentato. Mutazioni nella proteina MPV17, localizzata nella membrana mitocondriale interna, sono state associate ad una particolare forma di sindrome da deplezione di DNA mitocondriale che colpisce primariamente il fegato e il sistema nervoso in età pediatrica. Invece, mutazioni in APOPT1 sono state identificate in pazienti caratterizzati da sintomi neurologici di vari entità associati a perdita della parola e della capacità motoria e accompagnati da un significativo deficit di citocromo C ossidasi a livello muscolare. Dal momento che la funzione di queste due proteine risulta essere ancora sconosciuta, abbiamo cercato di determinare il loro ruolo a livello mitocondriale e nello sviluppo di queste malattie studiando i geni ortologhi in Drosophila, dMpv17 e dApopt1. Abbiamo dimostrato che la down-regolazione dell’espressione di dMpv17 in vivo comporta una diminuzione significativa nel numero di copie di DNA mitocondriale nei fat bodies, un analogo funzionale del fegato dei mammiferi. Inoltre, alcuni risultati ottenuti molto recentemente suggeriscono che dMPV17 sarebbe in grado di formare un canale in un planar lipid bilayer. Infine, abbiamo identificato come suoi possibili interattori un componente del complesso MICOS e dMrp4, una proteina facente parte della famiglia dei trasportatori ABC che potrebbe regolare la sua attività di canale. L’interazione con il complesso MICOS e i risultati della microscopia elettronica sulla morfologia dei mitocondri nelle cellule silenziate per dMpv17, che hanno evidenziato una diminuzione nel numero e nella lunghezza delle creste, fanno ipotizzare un possibile ruolo nel mantenimento della struttura e, quindi, della funzionalità della membrana mitocondriale interna. Studiando l’ortologo di APOPT1, dApopt1, abbiamo osservato che la sua down-regolazione in vivo comporta un marcato difetto locomotorio accompagnato da una significativa riduzione dell’attività della citocromo C ossidasi, sintomi descritti anche nella patologia umana. Infine, poiché la proteina umana sembra avere un ruolo nella risposta allo stress ossidativo, abbiamo dimostrato che l’espressione di dApopt1 è indotta dal trattamento con H2O2. I risultati relativi alla caratterizzazione di dMpv17 e quelli preliminari riguardanti dApopt1 contribuiscono a fare luce sul ruolo di queste proteine sia a livello fisiologico che patologico, e confermano la validità di Drosophila come organismo modello per lo studio delle malattie genetiche umane