FLYMP: a new FRET based sensor to study contact sites between mitochondria and lysosomes.

Mitochondria and lysosomes are key organelles for cell homeostasis. Indeed, alterations in one of these two organelles have typically consequences in the other one, thus contributing to multiple human disorders (e.g., Parkinson’s and Huntington’s disease). However, it has been recently discovered that their interdependence is not only functional but also physical, by forming the so-called contact sites. A fine control of this tethering is required to regulate mitochondrial fission and calcium transfer, to name few, and their impairment has been linked to neurodegenerative disorders (e.g., Charcot-Marie-Tooth). Still, reversible probes to monitor the dynamic interaction between mitochondria and lysosomes are missing. To this purpose we exploited the well-known FRET technique to develop a new sensor for mitochondria-lysosomes proximity called FLYMP. It consists of one part targeting mitochondria and the second one targeting lysosomes, with a T2A site for autocleavage in between, thus allowing the equimolar expression of the two moieties. First, we successfully targeted the two moieties to the respective organelles and next we tried to measure the dynamic range of our probe by maximizing FRET signal through rapamycin treatment. Thus, we propose our FLYMP as a new tool to assess mitochondria-lysosome contact sites.

I mitocondri e i lisosomi sono organelli chiave per l'omeostasi cellulare. Infatti, le alterazioni in uno di questi due organelli hanno tipicamente conseguenze nell'altro, portando a gravi disfunzioni in molti processi cellulari (ad esempio, il morbo di Parkinson e la malattia di Huntington). Tuttavia, è stato recentemente scoperto che la loro interdipendenza non è solo funzionale ma anche fisica, formando i cosiddetti siti di contatto. È necessario un controllo preciso di questo legame per regolare la fissione mitocondriale e il trasferimento di calcio, per citarne alcuni, e la loro compromissione è stata collegata a disturbi neurodegenerativi (ad esempio, Charcot-Marie-Tooth). Tuttavia, mancano sonde reversibili per monitorare l'interazione dinamica tra mitocondri e lisosomi. A questo scopo abbiamo sfruttato la nota tecnica FRET per sviluppare un nuovo sensore per la vicinanza tra mitocondri e lisosomi chiamato FLYMP. È costituito da una parte che ha come bersaglio i mitocondri e la seconda che ha come bersaglio i lisosomi, con un sito T2A per l'autoscissione in mezzo, consentendo così l'espressione equimolare delle due porzioni. In primo luogo, abbiamo indirizzato con successo le due porzioni ai rispettivi organelli e successivamente abbiamo provato a misurare la gamma dinamica della nostra sonda massimizzando il segnale di fret attraverso il trattamento con rapamicina. Pertanto, proponiamo il nostro FLYMP come nuovo strumento per valutare i siti di contatto mitocondri-lisosomi.