Le proteine motrici antagoniste governano i tubuli di riparazione dei lisosomi collegati al Parkinson

I lisosomi sono molto più che semplici contenitori cellulari di rifiuti: agiscono come centri di controllo per il rilevamento dei nutrienti, la comunicazione tra organelli e la risposta allo stress. Quando le membrane lisosomiali vengono danneggiate, le cellule mettono in campo molteplici strategie di riparazione. Una di queste, denominata LYTL (LYsosomal Tubulation/sorting driven by LRRK2), prevede che il lisosoma danneggiato formi tubuli allungati che si distaccano in vescicole, contribuendo così a selezionare e rimuovere il materiale di membrana danneggiato. Il processo LYTL è orchestrato da LRRK2, una grande chinasi mutata nella malattia di Parkinson familiare, che si attiva a livello delle membrane lisosomiali danneggiate e fosforila le RAB GTPasi (producendo pRAB).

Per identificare nuovi regolatori del LYTL, gli autori hanno condotto una proteomica lisosomiale non orientata mediante immunoprecipitazione dei lisosomi (LYSO-IP) in cellule trattate con l'agente lisosomotropico LLOME (che permeabilizza le membrane lisosomiali), confrontate con cellule trattate anche con un inibitore della chinasi LRRK2 (MLi2). Questo screening proteomico ha identificato RILPL1 — un membro della famiglia del dominio di omologia RILP (RHD) — come proteina il cui reclutamento lisosomiale dipende dall'attività chinasica di LRRK2.

Gli esperimenti funzionali hanno rivelato che RILPL1 viene reclutato sui lisosomi danneggiati tramite proteine RAB fosforilate (in particolare pRAB8A e pRAB10), in modo analogo al reclutamento di JIP4. Tuttavia, RILPL1 esercita l'effetto opposto: anziché promuovere l'estensione dei tubuli verso le estremità plus dei microtubuli (come fa JIP4), RILPL1 retrae i tubuli LYTL verso le estremità minus. Dal punto di vista meccanicistico, RILPL1 si lega alla subunità p150Glued della dinactina, potenziando l'attività motoria del complesso dineina/dinactina in direzione dell'estremità minus sui lisosomi e sui tubuli. La sovraespressione di RILPL1 concentra i lisosomi nella regione perinucleare e sopprime l'estensione dei tubuli, mentre la perdita di RILPL1 determina tubuli più persistenti.

Il lavoro dimostra inoltre che i tubuli LYTL si spostano preferenzialmente lungo microtubuli tirosinati (poveri di detirosinazione) e che l'alterazione farmacologica della tirosinazione della tubulina blocca l'allungamento dei tubuli. Questa selettività per il tipo di binario microtubulare aggiunge un ulteriore livello di regolazione spaziale al processo LYTL.

Nel complesso, i risultati delineano un modello a tiro alla fune: JIP4 (collegato alle chinesine, estremità plus) e RILPL1 (collegato alla dineina/dinactina, estremità minus) esercitano forze opposte sui tubuli LYTL, generando una deformazione di membrana metastabile e dinamica. Questo equilibrio consente eventi di tubulazione transitori che si risolvono in vescicole — un meccanismo fondamentale per l'omeostasi della membrana lisosomiale. Considerando che le mutazioni con guadagno di funzione di LRRK2 causano la malattia di Parkinson e che la disfunzione lisosomiale è centrale nella neurodegenerazione, questi risultati chiariscono come l'alterazione di tale equilibrio possa contribuire alla malattia.