A molecular mechanism to regulate lysosome motility for lysosome positioning and tubulation

溶酶体 细胞生物学 动态素 动力蛋白 自噬 内体 生物 运动性 微管 生物化学 细胞内 细胞凋亡
作者
Xinran Li,Nicholas R. Rydzewski,Ahmad Hider,Xiaoli Zhang,Junsheng Yang,Wuyang Wang,Qiong Gao,Xiping Cheng,Haoxing Xu
出处
期刊:Nature Cell Biology [Nature Portfolio]
卷期号:18 (4): 404-417 被引量:355
标识
DOI:10.1038/ncb3324
摘要

To mediate the degradation of biomacromolecules, lysosomes must traffic towards cargo-carrying vesicles for subsequent membrane fusion or fission. Mutations of the lysosomal Ca2+ channel TRPML1 cause lysosomal storage disease (LSD) characterized by disordered lysosomal membrane trafficking in cells. Here we show that TRPML1 activity is required to promote Ca2+-dependent centripetal movement of lysosomes towards the perinuclear region (where autophagosomes accumulate) following autophagy induction. ALG-2, an EF-hand-containing protein, serves as a lysosomal Ca2+ sensor that associates physically with the minus-end-directed dynactin–dynein motor, while PtdIns(3,5)P2, a lysosome-localized phosphoinositide, acts upstream of TRPML1. Furthermore, the PtdIns(3,5)P2–TRPML1–ALG-2–dynein signalling is necessary for lysosome tubulation and reformation. In contrast, the TRPML1 pathway is not required for the perinuclear accumulation of lysosomes observed in many LSDs, which is instead likely to be caused by secondary cholesterol accumulation that constitutively activates Rab7–RILP-dependent retrograde transport. Ca2+ release from lysosomes thus provides an on-demand mechanism regulating lysosome motility, positioning and tubulation. Following autophagy induction, lysosomes move to the perinuclear region. Xu and colleagues delineate a pathway involving PtdIns(3,5)P2-mediated activation of the TRPML1 channel and the Ca2+ sensor ALG-2 in this process.

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