- Ruolo della proteina OPA3 nella patogenesi di malattie neurodegenerative
- Role of the OPA3 protein in the pathogenesis of neurodegenerative diseases
- Scimonelli, Emanuela <1984>
Subject
- MED/26 Neurologia
Description
- OPA3 è una proteina codificata dal genoma nucleare che, grazie a una sequenza di targeting mitocondriale, viene indirizzata ai mitocondri dopo la sua sintesi. Le mutazioni nel gene OPA3 sono associate a due patologie neurodegenerative: la Sindrome di Costeff, causata da mutazioni recessive, e una forma di atrofia ottica dominante che si manifesta con cataratta e spesso sordità. L’esatta funzione e regolazione della proteina non sono ancora state completamente chiarite, così come la sua localizzazione nella membrana mitocondriale esterna o interna. Lo scopo di questa tesi era quello di fare luce sulla funzione della proteina OPA3, con particolare interesse alla dinamica mitocondriale e all’autofagia, sulla sua localizzazione subcellulare ed infine di definire il meccanismo patogenetico nelle patologie neurodegenerative causate da mutazioni in questo gene. A questo scopo abbiamo utilizzato sia una linea di neuroblastoma silenziata stabilmente per OPA3 che linee cellulari primarie derivate da pazienti. I risultati del presente studio dimostrano che la riduzione di OPA3, indotta nelle cellule del neuroblastoma e presente nei fibroblasti derivati dai pazienti, produce alterazioni nel network mitocondriale con uno sbilanciamento a favore della fusione. Questo fenomeno è probabilmente dovuto all’aumento della forma long della proteina OPA1 che è stato riscontrato in entrambi i modelli cellulari. Inoltre, seppur con direzione apparentemente opposta, in entrambi i modelli abbiamo osservato un’alterata regolazione dell’autofagia. Infine, abbiamo confermato che OPA3 localizza nella membrana mitocondriale interna ed è esposta per gran parte nella matrice. Inoltre, un segnale della proteina è stato trovato anche nelle mitochondrial associated membranes, suggerendo un possibile ruolo di OPA3 nel trasferimento dei lipidi tra i mitocondri e il reticolo endoplasmatico. Abbiamo rilevato un’interazione della proteina OPA3 con l’acido fosfatidico che non era mai stata evidenziata fino ad oggi. Queste osservazioni sono compatibili con le alterazioni della dinamica mitocondriale e la disregolazione dell’autofagia documentate nei modelli studiati.
- OPA3 is a protein encoded by the nuclear genome and, after its synthesis, is directed to mitochondria by a mitochondrial targeting sequence. Mutations in the OPA3 gene are responsible for two neurodegenerative diseases: Costeff syndrome, caused by recessive mutations, and a form of dominant optic atrophy with cataracts and hearing loss. To date, the exact function and regulation of the protein have not yet been understood, as well as its localization in the outer or inner mitochondrial membrane. This thesis aimed to shed light on the subcellular localization and function of the OPA3 protein, with particular focus on mitochondrial dynamics and autophagy, and to define the pathogenic mechanism of OPA3 mutations causing neurodegenerative diseases. For this purpose, we used neuroblastoma cell line stably silenced for OPA3 and patient-derived primary cell lines. The results of the present study demonstrate that a reduction of OPA3 content, induced in neuroblastoma cells and naturally occurring in patient-derived fibroblasts, produces alterations in the mitochondrial network with an unbalance toward fusion. This phenomenon is probably due to the increase in the long form of the OPA1 protein in both cell models. Furthermore, we observed an altered regulation of autophagy. Finally, we confirmed that OPA3 localizes in the inner mitochondrial membrane and is largely exposed in the matrix. Furthermore, the presence of OPA3 was also found in mitochondrial associated membranes, suggesting a possible role of the protein in lipid transfer between mitochondria and the endoplasmic reticulum. We detected an interaction of the OPA3 protein with phosphatidic acid that had never been shown until now. These observations are compatible with the alterations in mitochondrial dynamics and autophagic dysregulation documented in the models examined.
Date
- 2021-11-15
Type
- Doctoral Thesis
- PeerReviewed
Format
- application/pdf
Identifier
urn:nbn:it:unibo-27857
Scimonelli, Emanuela (2021) Ruolo della proteina OPA3 nella patogenesi di malattie neurodegenerative, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Scienze biomediche e neuromotorie