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 gen
| Regulador 1 de la reticulofàgia (RETREG1) | |
| Estructures | |
| PDB | Buscar ortòlegs: PDBe, RCSB |
|---|---|
| Identificadors | |
| Identificació externa | EBI: FAM134B RETREG1, FAM134BUniProt: FAM134B&sort=score RETREG1, FAM134B |
| Locus cromosòmic | Cr. 5 p15.1 |
| Estructura i composició | |
| Grandària | 497 aminoàcids |
| Pes molecular | 57000 Da |
| Funció Cel·lular | |
| Funció principal | Regulació 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/mèdiques | |
| Malalties associades | Mutacions 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. |
| UniProt | Q9H6L5 |
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.[1] 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.[2][3] 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.[4]

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,[5] 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:
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:
RETREG1 pot generar diverses isoformes de la proteïna FAM134B[8] 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.[9]
Les isoformes que podem trobar a l'organisme humà, gràcies al procés de spliceng alteratiu, són dues:
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.[10]
La síntesi de la proteïna també es veu modulada per certs microARNs[11] 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.[12] 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.
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[13] Això ajuda a mantenir l'homeòstasi del RE, ja que permet eliminar-ne fragments danyats o sobrecarregats de proteïnes mal plegades.[13]

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[14] 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.[15] 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.[13]
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).[14]
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,[15] les quals engloba posteriorment l’autofagosoma mitjançant l’expansió de la seva bicapa lipídica.[13] Per últim, l'autofagosoma es fusiona amb un lisosoma, i el contingut és degradat per les hidrolases lisosomals àcides.
Una desregulació del flux de Ca²⁺ des del reticle endoplasmàtic (RE) pot provocar la permeabilització de la membrana lisosomal[5], 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.[16] 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.
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.[17]
Aquest procés d'autofàgia mitocondrial comparteix el mecanisme de formació i degradació lisosomal amb la reticulofàgia. No obstant això, s'ha determinat que la reticulofàgia dirigida per RETREG1 és capaç d'atenuar l'apoptosi en les mitocòndries de neurones de l'hipocamp mitjançant la regulació de l'intercanvi de Ca²⁺ a la interfície RE-mitocondri.[17] Així, veiem que existeix una relació entre aquests dos orgànuls essencial per a la supervivència cel·lular.
La proteïna RETREG1 es troba també a la cisterna cis-Golgi, on intervé en la regulació de l'autofàgia associada a l'Aparell de Golgi. S'ha demostrat que, sota condicions d'estrès, RETREG1 pot modular l'activitat d'ATG9A, un component crític per a la formació de l'autofagosoma i la fragmentació del Golgi. Concretament, RETREG1 inhibeix l'acetilació d'ATG9A i, en canvi, n'afavoreix la ubiqüitinació.[18] Aquesta dinàmica no només promou la fragmentació essencial per a la funció autofàgica, sinó que també facilita la posterior recuperació morfològica i funcional del Golgi després de períodes d'estrès prolongat.[18]
La proteïna FAM134B (RETREG1) té un paper important en la protecció cel·lular davant d'algunes infeccions víriques. Actua com a receptor d'ER-fàgia (en anglès: endoplasmatic reticulum-phagy), un tipus d'autofàgia que serveix per a eliminar parts del reticle endoplasmàtic quan estan danyats o quan hi ha un excés de membranes i proteïnes. Aquest procés ajuda a mantenir l'equilibri intern de la cèl·lula.[13]
Durant una infecció, diversos virus utilitzen el reticle endoplasmàtic per a replicar-se i formar noves partícules víriques. En aquests casos, FAM134B pot limitar la replicació del virus mitjançant la degradació de les parts del RE que el virus necessita per a reproduir-se.[13]
En el cas de l'Ebola, quan FAM134B no és present o no funciona correctament, la replicació del virus de l'Ebola augmenta. Les cèl·lules sense aquesta proteïna produeixen més proteïnes víriques, com VP40 i GP, i acumulen més components del virus al citoplasma. Això suggereix que FAM134B ajuda a frenar la multiplicación de l'Ebola.[19]
Un efecte semblant s'ha descrit amb els virus del dengue i del zika, que formen part del grup dels flavivirus. Aquests virus fan créixer el reticle endoplasmàtic per a crear més espai on replicar-se, però l'ER-fàgia activada per FAM134B redueix aquesta expansió i elimina proteïnes víriques associades al RE. Quan FAM134B no pot actuar, la quantitat d'ARN víric del dengue i del zika pot augmentar fins a set vegades.[20]
Tanmateix, alguns virus han desenvolupat mecanismes per inhibir l'acció protectora de FAM134B. Els flavirus, per exemple, utilitzen la proteasa viral anomenada NS2B3 que talla la proteïna FAM134B i n'inhabilita parcialment la funció. Això impedeix que la cèl·lula elimini el RE infectat i permet al virus continuar replicant-se.[20][13]
Mutacions en el gen RETREG1 (FAM134B) s’han associat a la neuropatia sensitiva i autonòmica hereditària tipus II (HSAN II), una malaltia autosòmica recessiva poc freqüent que afecta els neurones sensitives i autonòmiques del sistema nerviós perifèric. Els pacients solen presentar pèrdua de sensibilitat, lesions a les extremitats i aparició dels símptomes en la infància o joventut.[21]
El primer cas identificat va descriure una mutació de pèrdua de funció en FAM134B que provocava la producció d’una proteïna no funcional. Després, diversos estudis han trobat altres mutacions al mateix gen en pacients amb HSAN II, confirmant que les alteracions de FAM134B són una de les causes principals d’aquesta malaltia.[3]
Experiments amb ratolins sense el gen FAM134B han mostrat reducció del nombre d’axons sensitius i dany estructural al reticle endoplasmàtic (RE) i a l’aparell de Golgi, fet que indica que aquesta proteïna és essencial per al manteniment de les neurones sensitives.[22]
A nivell molecular, FAM134B participa en la ER-fàgia, un tipus d’autofàgia encarregada d’eliminar parts defectuoses del RE. Tant la pèrdua de funció com l’activitat excessiva de FAM134B poden alterar aquest procés i provocar degeneració neuronal. Això explica per què les seves mutacions poden donar lloc a neuropaties hereditàries.[13]
S’ha suggerit que FAM134B podria tenir un paper en la demència vascular, un trastorn neurodegeneratiu d’origen vascular. Un estudi genètic en pacients amb demència vascular va identificar una possible interacció epistàtica entre FAM134B i el gen TNFRSF19, la qual podria influir en la susceptibilitat a la malaltia. Encara no es coneix cap interacció directa entre les dues proteïnes, però es planteja que FAM134B, com a proteïna del Golgi, podria participar en vies de senyalització relacionades amb inflamació vascular i disfunció cel·lular. Tot i això, els mecanismes moleculars concrets encara no estan ben definits.[13]
La proteïna FAM134B (RETREG1) s'ha relacionat amb diversos tipus de càncer, i pot actuar de diferents maneres segons el teixit on s'expressi. En alguns tumors es comporta com un oncogen, és a dir, que promou el creixement tumoral, mentre que en altres té una funció de gen supressor de tumors, és a dir, que ajuda a evitar la transformació maligna de les cèl·lules.
Concretament, FAM134B actua com a oncogen en el carcinoma d'esòfag de cèl·lules escamoses i en el carcinoma hepatocel·lular, però té una funció supressora en el càncer de còlon i el càncer de mama.
En aquest tipus de càncer, FAM134B afavoreix la proliferació i metàstasi de les cèl·lules tumorals.[23] S'han identificat múltiples mutacions en el gen FAM134B, algunes de les quals, com c.1137delT i p.Glu163Lys podrien alterar significativament la funció de la proteïna. Aquestes mutacions són més freqüents a les metàstasis ganglionars que en els tumors primaris, la qual cosa suggereix que podrien estar implicades en la propensió a la metàstasi i ser útils com a biomarcadors pronòstics.[24]
En el càncer de còlon, FAM134B presenta nivells molt més baixos respecte als teixits normals. Aquesta reducció s'associa a estadis més avançats i un pitjor pronòstic de supervivència. La disminució d'expressió de FAM134B s'explica, en molts casos, per la hipermetilació del promotor del gen, que impedeix la seva transcripció.[25]
La pèrdua de funció de FAM134B en cèl·lules de còlon porta a un augment de la divisió cel·lular, una alteració del cicle cel·lular i una reducció de l'apoptosi, la qual cosa afavoreix el creixement tumoral i la metàstasi.[26]
L'anàlisi de grans bases de dades d'expressió gènica ha mostrat que nivells més alts de FAM134B s'associen amb una major supervivència en pacients amb càncer de mama. Per tant, en aquest context, FAM134B sembla actuar com a un gen supressor tumoral, ajundant a frenar el creixement tumoral.[27]
En càncer de fetge, la proteïna FAM134B s'expressa en excés en més de la meitat dels tumors analitzats. Aquesta sobreexpressió està relacionada amb tumors de major mida, invasió vascular, recurrència, menor supervivència global i mal pronòstic. A nivell molecular, FAM134B activa la via de senyalització Akt, que a la vegada inactiva GSK3-β, una proteïna que degrada β-catenina i Snail.
Com a resultat, aquestes dues s'acumulen:
Aquest mecanisme explicaria com FAM134B pot afavorir la proliferació i disseminació tumoral en el carcinoma hepatocel·lular.[2][28]
La proteïna FAM134B també està implicada en la regulació de la mort cel·lular. En condicions d'estrès, la seva absència causa una acumulació de proteïnes mal plegades al reticle endoplasmàtic, fet que pot activar l'apoptosi.[29]
En altres casos, FAM134B pot participar en la mort per autofàgia excessiva, un altre tipus de mort cel·lular controlada.
Això indica que l'efecte de FAM134B sobre la supervivència o la mort de la cèl·lula depèn del context i pot variar segons el tipus de teixit i tumor.[30]
Informasi ini disarikan dari Wikipedia dan disajikan kembali untuk tujuan edukasi. Konten tersedia di bawah lisensi CC BY-SA 3.0. Kami tidak bertanggung jawab atas ketidakakuratan data yang bersumber dari kontribusi publik tersebut.