標的siRNAスクリーンは、RPE1細胞のオートファジーおよびマイトファジー応答におけるERからミトコンドリアのカルシウム交換を特定します

オートファジーは、損傷または冗長性のサイトゾル成分の除去とリサイクルの原因となる重要なストレス応答経路です。ミトコンドリアの損傷は、Pink1/Parkinシステムを含むさまざまな応答因子によって媒介される選択的ミトコンドリアオートファジー（ミトファジー）を引き起こします。オートファジーとマイトファジー記者を安定して発現するヒト網膜色素上皮細胞を使用して、小胞体（ER）およびミトコンドリアの形態と機能の調節因子の並列スクリーンを実施し、飢starによって誘発されるオートファジーと損傷誘発性乳管に寄与します。これらのスクリーンは、ERシャペロンおよびCa2+フラックス変調器であるSigma非オピオイド内受容体1（Sigmar1）を、飢ation中のオートファゴソーム拡大の調節因子として特定しました。また、スクリーンでは、ホスファチジルエタノールアミンメチルトランスフェラーゼ（PEMT）およびIP3受容体（IP3R）をパーキン誘発性マイトファジーのメディエーターとして特定しました。さらなる実験により、IP3Rを介したCa2+のERルーメンからミトコンドリアマトリックスへのCa2+が、ミトコンドリアCa2+ Uniporter（MCU）を介してミトコンドリアを介してミトコンドリアを介して移植することが示唆されました。重要なことに、パーキンの損傷したミトコンドリアへの募集は、IP3Rを介したERからミトコンドリアへのCa2+移動を必要としませんでしたが、パーキンの補充の下流のミトコンドリアクラスタリングが損なわれ、ミトコンドリアのダイナミクスおよび/または輸送のレギュレーターの関与が示唆されました。私たちのデータは、推定されているER/ミトコンドリア接触部位でのERとミトコンドリアの間のCa2+フラックスが、飢starによるオートファジーとパーキンを介したマイトファジーの両方に必要であり、効果的な細胞恒常性のためのオルガネラ間コミュニケーションの重要性をさらに強調することを示唆しています。

Autophagy is an important stress response pathway responsible for the removal and recycling of damaged or redundant cytosolic constituents. Mitochondrial damage triggers selective mitochondrial autophagy (mitophagy), mediated by a variety of response factors including the Pink1/Parkin system. Using human retinal pigment epithelial cells stably expressing autophagy and mitophagy reporters, we have conducted parallel screens of regulators of endoplasmic reticulum (ER) and mitochondrial morphology and function contributing to starvation-induced autophagy and damage-induced mitophagy. These screens identified the ER chaperone and Ca2+ flux modulator, sigma non-opioid intracellular receptor 1 (SIGMAR1), as a regulator of autophagosome expansion during starvation. Screens also identified phosphatidyl ethanolamine methyl transferase (PEMT) and the IP3-receptors (IP3Rs) as mediators of Parkin-induced mitophagy. Further experiments suggested that IP3R-mediated transfer of Ca2+ from the ER lumen to the mitochondrial matrix via the mitochondrial Ca2+ uniporter (MCU) primes mitochondria for mitophagy. Importantly, recruitment of Parkin to damaged mitochondria did not require IP3R-mediated ER-to-mitochondrial Ca2+ transfer, but mitochondrial clustering downstream of Parkin recruitment was impaired, suggesting involvement of regulators of mitochondrial dynamics and/or transport. Our data suggest that Ca2+ flux between ER and mitochondria at presumed ER/mitochondrial contact sites is needed both for starvation-induced autophagy and for Parkin-mediated mitophagy, further highlighting the importance of inter-organellar communication for effective cellular homeostasis.