HRES-1/RAB4は、オートファジー中のLC3（+）オートファゴソームの形成とミトコンドリアの蓄積を促進します

HRES-1/RAB4は、エンドサイトーシスリサイクルを調節する小さなGTPaseです。ミトコンドリアとオートファジーの抑制因子であるラパマイシン（mTOR）の機械的標的に共局在しています。オートファゴソーム膜成分成分微小管関連タンパク質鎖3（LC3）はミトコンドリアに由来するため、HRES-1/RAB4のLC3（+）オートファゴソームの形成に対する影響を調査しました。ラパマイシン。HRES-1/RAB4は、LC3との最小限のベースラインの共局在を示しました。これは、飢starで22倍またはラパマイシン治療時に6倍増加しました。HRES-1/RAB4とミトコンドリアの共局在は、飢starまたはラパマイシンによって2倍以上増加しました。HRES-1/RAB4の過剰発現は、飢starまたはラパマイシン治療時にミトコンドリアとLC3の共局在を促進しました。支配的な陰性変異体であるHRES-1/RAB4（S27N）は、飢starでLC3およびミトコンドリアとの共局在化を減少させましたが、ラパマイシン治療ではありませんでした。構成的に活性な変異体であるHRES-1/RAB4（Q72L）は、LC3との共局在化の減少を示しましたが、飢starまたはラパマイシン治療時にLC3とのミトコンドリアの分配を促進しました。リン酸化耐性変異体HRES-1/RAB4（S204Q）は、LC3との共局在化の減少を示したが、ミトコンドリアへの分配を増加させた。新たに発見されたC末端が切り捨てられたネイティブアイソフォームであるHRES-1/RAB4（1-121）は、飢ationやラパマイシン治療なしでLC3およびミトコンドリアへの局在化の強化を示しました。HRES-1/RAB4（1-121）は、安静時細胞におけるLC3（+）オートファゴソームの形成を増加させ、他のアイソフォームは飢ation時にオートファゴソーム形成を促進しました。HRES-1/RAB4、HRES-1/RAB4（1-121）、HRES-1/RAB4（Q72L）、およびHRES-1/RAB4（S204Q）は、飢star中にミトコンドリアの蓄積を促進しました。HRES-1/RAB4を介したミトコンドリアの蓄積の特異性は、支配的な陰性HRES-1/RAB4（S27N）変異による廃止によって示されます。相互接続されたミトコンドリアの尿細管ネットワークの形成は、飢starの際にHRES-1/RAB4（Q72L）によって著しく強化され、オートファジー中のミトコンドリアの保持に寄与する可能性があります。したがって、本研究は、HRES-1/RAB4がLC3（+）オートファゴソームの形成とミトコンドリアの保存を促進することによりオートファジーを調節することを示しています。

HRES-1/Rab4 is a small GTPase that regulates endocytic recycling. It has been colocalized to mitochondria and the mechanistic target of rapamycin (mTOR), a suppressor of autophagy. Since the autophagosomal membrane component microtubule-associated protein light chain 3 (LC3) is derived from mitochondria, we investigated the impact of HRES-1/Rab4 on the formation of LC3(+) autophagosomes, their colocalization with HRES-1/Rab4 and mitochondria, and the retention of mitochondria during autophagy induced by starvation and rapamycin. HRES-1/Rab4 exhibited minimal baseline colocalization with LC3, which was enhanced 22-fold upon starvation or 6-fold upon rapamycin treatment. Colocalization of HRES-1/Rab4 with mitochondria was increased >2-fold by starvation or rapamycin. HRES-1/Rab4 overexpression promoted the colocalization of mitochondria with LC3 upon starvation or rapamycin treatment. A dominant-negative mutant, HRES-1/Rab4(S27N) had reduced colocalization with LC3 and mitochondria upon starvation but not rapamycin treatment. A constitutively active mutant, HRES-1/Rab4(Q72L) showed diminished colocalization with LC3 but promoted the partitioning of mitochondria with LC3 upon starvation or rapamycin treatment. Phosphorylation-resistant mutant HRES-1/Rab4(S204Q) showed diminished colocalization with LC3 but increased partitioning to mitochondria. A newly discovered C-terminally truncated native isoform, HRES-1/Rab4(1-121), showed enhanced localization to LC3 and mitochondria without starvation or rapamycin treatment. HRES-1/Rab4(1-121) increased the formation of LC3(+) autophagosomes in resting cells, while other isoforms promoted autophagosome formation upon starvation. HRES-1/Rab4, HRES-1/Rab4(1-121), HRES-1/Rab4(Q72L) and HRES-1/Rab4(S204Q) promoted the accumulation of mitochondria during starvation. The specificity of HRES-1/Rab4-mediated mitochondrial accumulation is indicated by its abrogation by dominant-negative HRES-1/Rab4(S27N) mutation. The formation of interconnected mitochondrial tubular networks was markedly enhanced by HRES-1/Rab4(Q72L) upon starvation, which may contribute to the retention of mitochondria during autophagy. The present study thus indicates that HRES-1/Rab4 regulates autophagy through promoting the formation of LC3(+) autophagosomes and the preservation of mitochondria.