TRPML regula la migración y fagocitosis en hemocitos de Drosophila melanogaster mediante la liberación localizada de calcio desde los lisosomas

Abstract

Lysosomal physiology has been shown to be important for the correct functioning of immune cells, including their migratory and their phagocytic properties. In this work, we aimed to explore the migratory process of immune cells and understand the connection between cytoskeletal dynamics and lysosomal degradative capacity. Specifically, we characterized the role of the calcium permeable channel Trpml in the process of cell migration, as well as that of the immune response and its connection with lysosomal physiology, using as model of study the Drosophila melanogaster macrophages, called hemocytes. Hemocytes are the cellular component of the immune response in Drosophila, performing key functions during development, as well as in immune defense in response to bacterial or parasitic infection. These cells are highly migratory in vivo and, importantly, present a substantial degree of functional and structural conservation with mammalian innate immune cells. Conveniently, the Drosophila genome contains only one gene coding for the Trpml channel, and its mutant phenotype resembles that of Mucolipidosis type IV patients, which bear a loss of function mutation in MCOLN1, the human homolog of the Drosophila trpml gene. Results presented in this thesis demonstrate that Trpml plays a fundamental role in phagolysosomal degradation and in vivo hemocyte migration, and that it participates in these processes through partially independent mechanisms. The most likely scenario is that Trpml is important for the degradative process by favoring phagolysosomal fusion and further phagocytic degradation. This is supported by the fact that calcium ions are needed for the fusion of phagosomal and lysosomal membranes. On the other hand, for the migratory process, localized Trpml activation from the lysosomes in the rear of polarized hemocytes, would promote the local activation of non-muscle myosin-II, which is necessary event to trigger cell body translocation during movement.

La fisiología lisosomal ha mostrado ser importante para el correcto funcionamiento de células inmunes, abarcando tanto sus propiedades migratorias como fagocíticas. En este trabajo, se quiso ahondar en el proceso migratorio de células del sistema inmune para comprender el nexo existente entre la dinámica del citoesqueleto y la capacidad degradativa de los lisosomas. En particular, se caracterizó el rol del canal lisosomal permeable a calcio, Trpml, en el proceso de migración celular, al igual que la respuesta inmune y su vínculo con la fisiología lisosomal, usando como modelo de estudio, los macrófagos de Drosophila melanogaster denominados hemocitos. Los hemocitos, son el componente celular de la respuesta inmune de Drosophila, cumpliendo funciones claves durante el desarrollo, así como durante la defensa ante infección por microorganismos o parásitos. Estas células son altamente migratorias in vivo, e importantemente, presentan un sustancial grado de conservación funcional y estructural con las células del sistema inmune innato de mamíferos. Convenientemente, Drosophila posee sólo un gen que codifica para el canal Trpml, cuyo fenotipo mutante semeja al de pacientes con Mucolipidosis tipo IV, quienes presentan pérdida de función del gen homólogo que codifica Trpml en humanos, MCOLN1. Los resultados presentados en esta tesis demuestran que Trpml cumple un rol fundamental en la degradación fagolisosomal, y la migración de hemocitos in vivo, y que estaría participando en estos dos procesos mediante mecanismos parcialmente independientes. A partir de los resultados obtenidos podemos proponer que Trpml es fundamental para el procesamiento degradativo, mediante el favorecimiento de la fusión fagolisosomal, y consecuente degradación fagocítica. Esto posiblemente se sustenta en la necesidad de iones Ca2+ para la fusión de las membranas del fagosoma con el lisosoma. Por su parte, en el proceso migratorio, la activación localizada de Trpml desde los lisosomas en la región posterior de células polarizadas, promovería la activación de Miosina-II no muscular en esta región, evento necesario para la translocación del cuerpo celular.