Funzionalizzazione della proteina orfana TMEM65

The calcium ion turns out to be a key component in cellular biosignaling. Ca2+ acts as a second messenger in many signaling pathways and also plays an important role at mitochondrial level: here, it regulates cell death processes and some bioenergetic reactions leading to ATP production. In 2011, the MCU (Mitochondrial Ca2+ Uniporter) channel, which is capable of transporting Ca2+ within the mitochondrion, was discovered; this discovery prompted the scientific community to carry out numerous studies on the mechanisms of calcium ion influx and efflux at the mitochondrial level, leading to the identification of numerous protein components and their relative functions. From the clinical standpoint, mitochondrial diseases are of some interest in medical field, as these diseases are highly disabling, due to the fundamental role that mitochondria play for the proper functioning of all cells and tissues in our body. An example is Leigh syndrome, in which there is a deficit in the activity of complex IV of the respiratory chain. Understanding the exact etiopathogenesis of these diseases potentially enables the design of novel therapies aimed at reducing the effects that mutation of a particular gene, encoding a mitochondrial protein, has on a patient's phenotype. In 2017, a case report sparked some interest around the mitochondrial protein TMEM65: a girl of Pakistani descent was found to have a homozygous mutation in the TMEM65 gene that resulted in several psychomotor developmental deficits. The following study aims to find out the biological function of this protein, since there are very few publications in the literature about it and none clarify what role TMEM65 plays at the mitochondrial level. We have carried out several experiments in order to clarify what role TMEM65 has toward the dynamics of mitochondrial Ca2+ influx and efflux, trying to highlight its importance for proper mitochondrial and, consequently, whole cell functioning.

Lo ione calcio risulta essere un componente fondamentale per la biosegnalazione cellulare. Il Ca2+ funge da secondo messaggero in molte vie di segnale e svolge un ruolo importante anche a livello mitocondriale: qui, infatti, regola i processi di morte cellulare e alcune reazioni bioenergetiche che portano alla produzione di ATP. Nel 2011 è stato identificato il canale MCU (Mitochondrial Ca2+ Uniporter), in grado di trasportare il Ca2+ all’interno del mitocondrio; questa scoperta ha spinto la comunità scientifica a compiere numerosi studi sui meccanismi di influsso ed efflusso dello ione calcio a livello mitocondriale, arrivando a identificare numerosi componenti proteici e le loro relative funzioni. Dal punto di vista medico, le malattie mitocondriali rivestono un certo interesse in campo clinico, poiché queste patologie risultano essere altamente invalidanti, essendo il mitocondrio un organello fondamentale per il corretto funzionamento delle cellule di tutti i tessuti del nostro organismo. Ne è un esempio la sindrome di Leigh, nella quale è presente un deficit di funzionamento del complesso IV della catena respiratoria. Conoscere l’eziopatogenesi di queste malattie permette di trovare una terapia volta a ridurre gli effetti che la mutazione di un particolare gene, codificante una proteina mitocondriale, ha sul fenotipo del paziente. Un case report del 2017 ha acceso un certo interesse intorno alla proteina mitocondriale TMEM65: una bambina di origini pakistane risulta possedere una mutazione omozigote del gene TMEM65 che ha comportato diversi deficit dello sviluppo psicomotorio. Il seguente studio si prefigge di scoprire la funzione biologica di questa proteina, alla luce del fatto che in letteratura ci sono pochissime pubblicazioni a riguardo e nessuna chiarisce che ruolo abbia TMEM65 a livello mitocondriale. Abbiamo svolto diversi esperimenti al fine di chiarire che ruolo abbia TMEM65 nei confronti delle dinamiche di influsso ed efflusso del Ca2+ mitocondriale, cercando, inoltre, di evidenziare l’importanza della stessa per il corretto funzionamento mitocondriale e, di conseguenza, dell’intera cellula.