miniatura|360x360px|<center>Estructura tridimensional de RETREG1<center> Regulador 1 de la reticulofàgia (RETREG1)EstructuresPDBBuscar ortòlegs: PDBe, RCSBIdentificadorsIdentificació externa EBI: FAM134B RETREG1, FAM134BUniProt: FAM134B&sort=score RETREG1, FAM134BLocus cromosòmicCr. 5 p15.1Estructura i composicióGrandària 497 aminoàcidsPes molecular57000 Da Funció Cel·lularFunció principalRegulació de la reticulofàgia, un procés d'autofàgia selectiva. Degrada selectivament el Reticle Endoplasmàtic (RE) i contribueix a l'homeòstasi cel·lular i a la qualitat del RE. Dades Biotecnològiques/mèdiquesMalalties associadesMutacions en el gen RETREG1/FAM134B estan associades a neuropatia sensorial hereditària tipus II (HSAN II).Interaccions moleculars RETREG1 interactua amb proteïnes relacionades amb l'autofàgia com l'LC3.UniProtQ9H6L5 El gen RETREG1 (regulador 1 de la reticulofàgia) és un gen humà descobert a principis de la dècada dels 2000 mitjançant anàlisis de seqüenciació del genoma humà, classificat inicialment com un gen de funció desconeguda que pertanyia a la família Family with Sequence Similarity 134. Aquest gen codifica la proteïna FAM134B (Family with sequence similarity 134 member B), una proteïna transmembrana del cis-Golgi implicada en la regulació de l'autofàgia del reticle endoplasmàtic (RE) i en el manteniment de l’homeòstasi cel·lular. FAM134B actua com a receptor d’autofàgia específic per al RE a través de la participació en processos de degradació i reciclatge de components intracel·lulars, especialment en condicions d’estrès cel·lular.
Aquest gen es troba al braç curt del cromosoma 5 (5p15.1) en el genoma humà. Dita regió cromosòmica és coneguda per incloure diversos gens relacionats amb processos neuronals i metabòlics essencials. La localització precisa del locus RETREG1 és especialment rellevant, ja que s’hi han trobat mutacions associades a formes de neuropatia sensorial autònoma hereditària tipus II (HSAN II), un trastorn caracteritzat per la pèrdua progressiva de la sensibilitat i la disfunció autonòmica. Cal destacar que també està vinculat amb càncer, podent realitzar dues funcions: d'oncogen i de supressor tumoral. La seva rellevància biomèdica va ser descoberta el 2009 gràcies a la seqüenciació del genoma, i entre 2015 i 2017 es va donar a conèixer el seu paper com a receptor de la reticulofàgia, mediant l'autofàgia selectiva entre el reticle endoplasmàtic a través d'interacció LIR-LC3 i remodelament de membranes a través del seu domini RHD.
Així doncs, aquesta posició genòmica serveix per a l’estudi de determinades neuropaties hereditàries, atès que RETREG1 juga un paper clau en el manteniment de la integritat neuronal i la degradació selectiva del reticle in vivo a través de la codificació de la proteïna FAM134B, així com en la fragmentació de liposomes in vitro.
Estructura i regulació del gen i la proteïna esquerra|miniatura|Mapa estructural de FAM134B: dominis RHD, bucle hidrofílic central i regió d’interacció amb LC3 L’estructura de RETREG consta de cinc exons i quatre introns, amb una longitud aproximada de 6,5 quilobases (kb). El producte gènic és la proteïna FAM134B, composta de 497 aminoàcids i amb una massa molecular estimada de 57 kilodaltons (kDa).
La proteïna conté un domini reticulòfag (Reticulon Homology Domain, RHD) format per dues regions hidrofòbiques que travessen la membrana i un bucle hidrofílic central orientat cap al citosol. Aquest domini és responsable d'induir la curvatura a la membrana del RE, un pas essencial en la formació de vesícules que seran degradades durant la reticulofàgia.
A l’extrem C-terminal, FAM134B disposa d’un motiu LC3-interacting region (LIR) que permet la unió directa amb les proteïnes LC3 i GABARAP, components clau del sistema autofàgic, especialment del reclutament d'autofagosomes. Aquesta interacció assegura que els fragments del RE siguin reconeguts i transportats cap als autofagosomes per a la seva posterior degradació.
L’expressió de RETREG1 està sotmesa a diversos mecanismes de regulació transcripcional i post-transcripcional:
Elements promotors El promotor de RETREG1 es troba a l’extrem 5’ del gen i, com els promotors eucariotes típics, conté seqüències reguladores on es poden unir factors de transcripció com NF-kB i AP-1 per controlar l’inici de la transcripció com a resposta a senyals d'estrés cel·lular i a processos inflamatoris. Entre aquests elements, s'hi inclouen:
Caixa TATA (TATA Box): Seqüència de DNA no codificant del promotor de gens eucariotes que serveix com a lloc d'unió per a la proteïna TBP i factors de transcripció, que inicien la transcripció per RNA Polimerasa II. Elements de resposta a citocines: Inclouen seqüències del promotor que responen a estímuls inflamatoris i d'estrès cel·lular, com els llocs d'unió NF-kB i AP-1. NF-kB, activat per citocines com el TNF-⍺, s'hi uneix per promoure la transcripció de RETREG1 com a mecanisme de defensa davant l'estrès de l'ER induït per la inflamació. Paral·lelament, AP-1, activat per l'estrès oxidatiu i les vies MAPK, modula l'expressió per contribuir a l'eliminació de l'ER danyat. Així, aquests elements integren les senyals inflamatòries i d'estrès per coordinar la reticulofàgia. Elements reguladors metabòlics: Permeten que RETREG1 respongui directament a l'estat nutricional i energètic de la cèl·lula. L'element fonamental és l'Element CLEAR (Coordinated Lysosomal Expression and Regulation), que actua com a lloc d'unió per al factor de transcripció TFEB (Transcription factor EB), un sensor de nutrients que, en condicions de manca de nutrients, s'activa i es transloca al nucli. La seva unió a l'element CLEAR augmenta l'expressió de RETREG1, promovent la reticulofàgia per reciclar l'ER i generar energia i substrats.
Síntesi i traducció de RETREG1 Splicing alternatiu i isoformes RETREG1 pot generar diverses isoformes de la proteïna FAM134B mitjançant un patró d'splicing alternatiu dels seus exons. Aquest procés afecta principalment la zona C-Terminal i determinats dominis luminals del receptor, els quals influeixen en la capacitat de la proteïna d'unir-se a membranes del RE (es genera variabilitat en l'afinitat pel RE i en la capacitat d'interaccionar amb proteïnes LC3/GABARAP), la qual cosa permet la seva adaptació funcional a diversos contextos i tipus cel·lulars, així com la modulació de la intensitat de la reticulofàgia en la diferenciació de mioblasts, entre altres.
Les isoformes que podem trobar a l'organisme humà, gràcies al procés de spliceng alteratiu, són dues: FAM134B-1: Una versió amb els quatre dominis transmembrana (TM1, TM2, TM3 i TM4) i els extrems terminals intactes. FAM134B2: Una versió sense els dominis transmembrana TM1 i TM2 i sense l'extrem N terminal. És a dir, una versió truncada de la proteïna completa.
No es coneix la funció de la versió truncada de la proteïna, però es coneix que no és capaç de promoure la reticulofàgia, ja que els dominis TM1 i TM2 i l'extrem N terminal participen activament en la inducció de la curvatura de la membrana del RE.
El que sí ha estat determinat és una notable predominança de cada isoforma en determinats òrgans del cos; la FAM134B-1 s'expressa en major abundància al cervell, testicles, melsa i pròstata, mentre que la FAM134B-1, al cor, el músculat esquelètic, ronyons, pàncrees i fetge.Chen W, Mao H, Chen L, Li L. The pivotal role of FAM134B in selective ER-phagy and diseases. BBA Mol Cell Res. 2022;1869:119277. doi:10.1016/j.bbamcr.2022.119277
Regulació per microARNs La síntesi de la proteïna també es veu modulada per certs microARNs mitjançant la seva unió a seqüències complementàries de la regió 3'UTR. Aquest mecanisme altera l'estabilitat de l'RNA missatger i, en conseqüència, la traducció del mateix a proteïna.
Entre aquests reguladors destaquen miR-29a i miR-124, tots dos amb implicacions clau en processos neurobiològics i en la manera en què la cèl·lula respon a l'estrès cel·lular.
D'una banda, MiR-29a s'ha associat a la modulació de rutes d'autofàgia i homeòstasi del RE, mentre que miR-124a, fortament expressat en teixit neuronal, intervé en la regulació de gens relacionats amb la neurodegeneració i la supervivència neuronal. En conjunt, la regulació post-transcripcional de RETREG1 per microARNs és determinant en la sensibilitat cel·lular a l'estrés i el manteniment de la funció neuronal.
Funcions biològiques Funció biològica principal RETREG1 és una proteïna ancorada al RE que actua com a receptor d’«ER-phagy» (reticulofàgia), és a dir, de la degradació selectiva de dominis del RE via autofàgia Això ajuda a mantenir l'homeòstasi del RE, ja que permet eliminar-ne fragments danyats o sobrecarregats de proteïnes mal plegades.
Mecanisme d'acció miniatura|Esquema on es mostra la regulació post-traduccional de FAM134B durant la reticulofàgia induïda per estrès de calci. L’augment de la concentració al citosol de Ca²⁺ activa la cinasa CaMK2B, que fosforila FAM134B i promou la seva activació. Paral·lelament, la desubiquitinasa USP20 elimina cadenes d’ubiquitina K48/K63, estabilitzant la FAM134B. Aquestes modificacions potencien l’oligomerització de la proteïna i la fragmentació del RE. Durant situacions d'estrès al RE, com poden ser un excès de Ca²⁺, estrès oxidatiu o un excés de proteïnes mal plegades, s’activa la reticulofàgia, un procés on RETREG1 actua com a receptor principal per restablir l’equilibri intern de l’orgànul i eliminar les regions deteriorades o disfuncionals. En condicions normals, aquesta proteïna roman inserida a la membrana del RE gràcies al seu domini d’homologia reticulònica (RHD), format per hèlixs transmembrana (TM) i hèlixs amfipàtiques (AHs) que afavoreixen la curvatura de la membrana. Quan la cèl·lula detecta estrès al RE, RETREG1 s’oligomeritza i deforma la membrana, generant vesícules que contenen fragments del RE destinats a la degradació.
Aquest mecanisme es regula a través de modificacions post-traduccionals: la cinasa CaMK2B, activada per la sobrecàrrega de calci al citosol, fosforila la proteïna RETREG1 a nivell de la serina 151, cosa que indueix l’oligomerització i la fragmentació del RE. Simultàniament, l’enzim USP20 talla les cadenes d'ubiqüitina K48 i K63 de la proteïna, fet que la estabilitza i permet la seva funció correcta durant la reticulofàgia (evita que sigui degradada prematurament pel proteasoma).
Un cop iniciat el procés, el motiu LIR situat al C-terminal de RETREG1 interacciona amb la proteïna LC3 de la membrana de l’autofagosoma. Aquesta unió genera una força d’arrossegament mecànic que facilita el despreniment de vesícules del RE cobertes de RETREG1, les quals engloba posteriorment l’autofagosoma mitjançant l’expansió de la seva bicapa lipídica. Per últim, l'autofagosoma es fusiona amb un lisosoma, i el contingut és degradat per les hidrolases lisosomals àcides.
Relació amb altres orgànuls Lisosomes Una desregulació del flux de Ca²⁺ des del reticle endoplasmàtic (RE) pot provocar la permeabilització de la membrana lisosomal, la qual cosa afavoreix la liberació d’enzims hidrolítics i, eventualment, la mort cel·lular per apoptosi o necrosi. RETREG1 actua com a element estabilitzador d’aquest procés: manté els nivells de Ca²⁺ dins de marges fisiològics i evita el col·lapse dels lisosomes durant situacions d’estrès cel·lular. Aquesta funció és especialment rellevant en cèl·lules neuronals, on la homeòstasi del calci és fonamental per evitar la neurodegeneració associada a l’estrès del RE.
Mitocondris RETREG1 participa en la comunicació funcional entre el RE els mitocondris a través de les mithocondria-associated membranes (MAMs). En condicions de sobrecàrrega de Ca²⁺ o estrès oxidatiu, s'allibera una quantitat excessiva d’ions de calci del RE cap al mitocondri, la qual cosa altera l'homeòstasi i, conseqüentment, activa la mitofàgia per apoptosi.