L’importanza della pompa ATP6V0A2Edit

Le ATPasi Vacuolari (V-ATPasi) regolano il pH dei compartimenti subcellulari che si trovano nel sistema delle membrane endosomali. Le V-ATPasi sono complessi multiproteici composti da due domini funzionali, un dominio V0 e un dominio V1. Il dominio V1 catalizza l’idrolisi dell’ATP per alimentare il pompaggio dei protoni attraverso il canale V0, che attraversa il bilayer lipidico dei compartimenti endosomiali. Le ATPasi vacuolari sono localizzate anche all’interno della membrana plasmatica delle cellule renali e degli osteoclasti. Negli osteoclasti, le V-ATPasi sono necessarie per pompare i protoni sulla superficie dell’osso. I protoni sono poi utilizzati per il riassorbimento dell’osso. Nelle cellule renali, le V-ATPasi sono usate per pompare i protoni nell’urina. Questo facilita il riassorbimento del bicarbonato nel sangue. Il gene ATP6V0A2 codifica l’isoforma a2 della subunità a (presente nel dominio V0). La subunità a2 àncora la V-ATPasi alla membrana ed è anche direttamente coinvolta nel trasporto di protoni. ATP6V0A2 è codificata dal gene ATP6V0A2. La pompa ATP6V0A2 si trova praticamente in tutte le cellule e si pensa che abbia un ruolo importante nel processo di fusione vescicolare nella via secretoria, compresa la secrezione di componenti della matrice extracellulare.

La funzione dell’apparato di Golgi nella maturazione delle proteineModifica

La struttura subcellulare più importante nel contesto della sindrome della pelle rugosa (WSS), è l’apparato di Golgi. L’apparato di Golgi è una parte importante del sistema endomembrana perché elabora proteine e lipidi prima della loro consegna alla membrana plasmatica e/o della secrezione nell’ambiente extracellulare. Il Golgi è organizzato in una serie polarizzata di pile legate alla membrana, chiamate cisterne, attraverso le quali le proteine sono trasportate in sequenza una volta che lasciano il reticolo endoplasmatico (ER), dove le proteine e i lipidi sono sintetizzati. Le proteine destinate alla secrezione o alla consegna alla membrana plasmatica arrivano prima al cis-Golgi, prima di essere trasportate attraverso il mediale e il trans-Golgi. Nel Golgi, le proteine subiscono ampie modifiche post-traslazionali (PTM). Nel contesto della WSS, gli eventi PTM più significativi sono la glicosilazione delle proteine che compongono la matrice extracellulare (ECM) delle cellule epidermiche. I due tipi di eventi di glicosilazione nel Golgi sono la glicosilazione N-linked e la glicosilazione O-linked. La glicosilazione delle proteine destinate alla secrezione avviene attraverso il movimento in avanti delle proteine attraverso l’apparato del Golgi. Le proteine destinate alla secrezione sono poi trasportate alla membrana plasmatica in vescicole secretorie. Anche il trasporto retrogrado (all’indietro) nell’apparato del Golgi è importante. Per mantenere gli enzimi responsabili della glicosilazione delle proteine nelle regioni corrette del Golgi, deve esserci un trasporto retrogrado di questi enzimi nell’apparato del Golgi. Inoltre, il trasporto retrogrado ha una funzione di controllo della qualità, facendo la spola tra le proteine mal ripiegate e l’ER o trattenendole all’interno del Golgi stesso fino al completamento del corretto ripiegamento e maturazione delle proteine. L’attività degli enzimi che modificano le proteine, come le glicosiltransferasi e le glicosidasi, dipende dal pH lumenale dell’apparato di Golgi. Il pH cisternale diventa sempre più acido (pH più basso) con la progressione dalle regioni cis- a quelle trans del Golgi. L’interruzione della diminuzione del pH può avere effetti significativi sull’efficienza e sulla sequenza degli eventi di glicosilazione. Il mantenimento del gradiente di pH attraverso il Golgi è fondamentale per una corretta modifica post-traslazionale delle proteine prima della secrezione. Il trasporto retrogrado e la regolazione del pH sono quindi vitali per il corretto funzionamento dell’apparato di Golgi.

Cause genetiche di WSSEdit

Pazienti con entrambe le mutazioni missenso e/o nonsenso del gene ATP6V0A2 hanno dimostrato di esprimere fenotipicamente la sindrome della pelle rugosa (WSS) o autosomica recessiva cutis laxa tipo II (ARCL II) (un altro disturbo cutis laxa). Alcuni considerano la WSS come una variante più lieve dell’ARCL II, ma le cause genetiche della WSS non sono ancora note. Un gran numero di pazienti con WSS e ARCL II mostrano una perdita di funzione nella subunità a2. Queste mutazioni in ATP6V0A2 sono associate a una biosintesi difettosa dei glicani e a una struttura difettosa dell’apparato di Golgi. Tuttavia, il meccanismo esatto di come le mutazioni nel gene ATP6V0A2 portino a questi effetti non è chiaro.

Funzionamento aberrante del Golgi e sintomi clinici della WSSEdit

WSS è caratterizzata da difetti nel sistema di fibre elastiche che comprende la matrice extracellulare delle cellule epidermiche. Il sistema di fibre elastiche della pelle consiste di elastina (che normalmente non è glicosilata) e di proteine glicosilate (fibulina, fibronectina e collagene). Si ipotizza che una glicosilazione anormale e/o una secrezione alterata di proteine causata dalla disfunzione di ATP6V0A2 portino alla WSS. La pompa ATP6V0A2 è altamente espressa nell’apparato di Golgi. ATP6V0A2 si trova principalmente all’interno del medial-Golgi e del trans-Golgi. ATP6V0A2 acidifica il mediale e il trans-Golgi in modo che i loro enzimi residenti (ad esempio le glicosidasi e le glicosiltransferasi) funzionino correttamente. Pertanto, le mutazioni nel gene ATP6V0A2 riducono la capacità di ATP6V0A2 di produrre il gradiente di pH necessario per questi enzimi di glicosilazione, con conseguente glicosilazione anormale legata a N e O. Poiché le proprietà fisiche della pelle dipendono fortemente dalle proteine strutturali del sistema di fibre elastiche delle cellule epidermiche, una glicosilazione anomala può portare a difetti strutturali nelle fibre elastiche e quindi alla pelle anelastica osservata nella WSS. I pazienti WSS possono anche avere una secrezione difettosa di un altro componente ECM della pelle chiamato tropoelastina. Il processo di secrezione della tropoelastina dalla cellula dipende dal pH acido delle vescicole. Si pensa che l’aumento dei livelli di pH (minore acidità) porti all’aggregazione prematura (coacervazione) della tropoelastina all’interno della vescicola. Il processo di coacervazione è ritenuto essenziale per il corretto assemblaggio dell’elastina nella ECM. La coacervazione deve avvenire all’esterno della cellula all’interno dell’ECM (l’ECM ha un ambiente più alcalino della vescicola) per un corretto assemblaggio della fibra elastica. Tuttavia, le pompe ATP6V0A2 difettose nella vescicola aumentano il pH lumenale della vescicola, portando a una coacervazione prematura e a un assemblaggio difettoso della fibra elastica. L’assemblaggio anormale e la glicosilazione delle proteine utilizzate per fare le fibre elastiche spiega i fenotipi del tessuto connettivo associati a ARCL2 e WSS, ma non spiega i disturbi del neurosviluppo o i difetti di crescita di questi pazienti (18). L’elastina non è richiesta per la crescita del cervello o delle ossa. Tuttavia, si ritiene che una secrezione anormale/impaired delle proteine ECM specifiche per il cervello e le ossa causata dalla disregolazione dell’acidificazione del Golgi sia ciò che porta ai difetti neurali e scheletrici in ARCL2.