Multifunctionality of membrane remodeling proteins Reticulon and Dynamin 2

170 p.Los procesos de remodelación de membranas, especialmente aquellos en los que la transformación supone un proceso irreversible, como son la fusión y la fisión, son mecanismos vitales de las células eucariotas para su correcto funcionamiento, tanto a nivel interno, como entre el medio extracelular y el intracelular.Para poder realizarse tales procesos, las maquinarias moleculares (complejos proteicos) se encargan de interactuar con las membranas diana mediante distintos mecanismos (proteínas citosólicas), o bien forman parte de la propia membrana mediante largos dominios hidrofóbicos actuando como anclas. En ambos casos, tales proteínas tienden a oligomerizar para poder formar complejos funcionales a la hora de generar la energía necesaria para ser capaces de llevar a cabo procesos de fisión y fusión.En esta tesis doctoral, me he centrado en el estudio de dos proteínas encargadas de la remodelación de la membrana, la Dinamina 2 (citosólica) y el Reticulon (transmembrana). En ambos casos, hemos descubierto como las características físico-químicas, así como la geometría de las membranas que serán remodeladas, son de vital importancia para la transición de estas proteínas a complejos funcionalmente activos en la fisión de las membranas. Así pues, el presente trabajo revela como las membranas diana juegan un papel clave en la activación de la actividad remodeladora de complejos proteicos específico

Dynamic constriction andfission of endoplasmicreticulum membranes by reticulon

The endoplasmic reticulum (ER) is a continuous cell-wide membrane network. Network formation has been associated with proteins producing membrane curvature and fusion, such as reticulons and atlastin. Regulated network fragmentation, occurring in different physiological contexts, is less understood. Here we find that the ER has an embedded fragmentation mechanism based upon the ability of reticulon to produce fission of elongating network branches. In Drosophila, Rtnl1-facilitated fission is counterbalanced by atlastin-driven fusion, with the prevalence of Rtnl1 leading to ER fragmentation. Ectopic expression of Drosophila reticulon in COS-7 cells reveals individual fission events in dynamic ER tubules. Consistently, in vitro analyses show that reticulon produces velocity-dependent constriction of lipid nanotubes leading to stochastic fission via a hemifission mechanism. Fission occurs at elongation rates and pulling force ranges intrinsic to the ER, thus suggesting a principle whereby the dynamic balance between fusion and fission controlling organelle morphology depends on membrane motility.This work was partially supported by NIH R01GM121725 to V.A.F., a 5x1000 grant from the Italian Ministry of Health and Telethon GGP11189 to A.D., Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities grants BFU2015-70552-P to V.A.F. and A.V.S., and BFU2015-63714-R and PGC2018-099341-B-I00 to B.I., Basque Government grant IT1196-19, Russian Science Foundation Grant No. 17-75-30064 and Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation