エンドソーム - リソソーム経路の恒常性におけるRAB11の役割

小さなGTPase Rab11aおよび11bは、膜輸送の重要な調節因子であり、リサイクルエンドソームおよび初期エンドソームに局在しています。リサイクル経路内のRAB11の機能は明確に定義されていますが、初期エンドソームでのRAB11の役割は不十分な特性を維持しています。ここでは、CRISPR/CAS9を使用してRAB11AまたはRAB11Bのいずれかを欠いているHELA細胞株を生成して、リサイクルおよびエンドソーム - リソソーム系におけるこれら2つのRAB11ファミリーメンバーの役割を機能的に分析しました。RAB11AとRAB11Bはどちらも、リサイクルエンドソームから生じる管状のダイナミクスに寄与しますが、RAB11Aはトランスフェリン受容体のリサイクルに大きな役割を果たします。Rab11aまたはRab11bのいずれかの削除は、初期エンドソームの拡大とエンドソーム - リソソーム経路の摂動の形成をもたらしました。驚くべきことに、RAB11Aノックアウト細胞は、機能的な後期エンドソーム/リソソームの密度の増加と、主に核周囲の位置に濃縮されたリソトラッカー陽性オルガネラを示し、エンドソーム/リソソーム経路の恒常性が浸透していたことを示しています。さらに、RAB11Aノックアウト細胞では、後期エンドソームとTGNの間の陽イオン非依存性マンノース6-リン酸受容体（CI-M6PR）の細胞内リサイクルに機能的欠陥がありました。これは、CI-M6PRの分解の強化に関連する欠陥です。RAB11Aノックアウト細胞における野生型RAB11Aの発現は、後期エンドソーム/リソソームの表現型を救助しました。全体として、これらの結果は、Rab11aとRab11bが重複した異なる機能を持ち、Rab11aが予想外に、エンドソーム - リソソーム生合成の恒常性において中心的な役割を果たしていることを示しています。

The small GTPases Rab11a and 11b are key regulators of membrane transport, localised to the recycling endosomes and also early endosomes. The function of Rab11 within the recycling pathway has been well defined, however, the role of Rab11 at the early endosomes remains poorly characterised. Here, we have generated HeLa cell lines devoid of either Rab11a or Rab11b using CRISPR/Cas9 to functionally dissect the roles of these two Rab11 family members in recycling and in the endosomal-lysosomal system. Both Rab11a and Rab11b contribute to the dynamics of tubulation arising from recycling endosomes whereas Rab11a has the major role in recycling of transferrin receptor. Deletion of either Rab11a or Rab11b resulted in the formation of enlarged early endosomes and perturbation of the endosomal-lysosomal pathway. Strikingly, Rab11a knock-out cells showed an increased density of functional late endosomes/lysosomes as well as lysotracker-positive organelles which were primarily concentrated in a perinuclear location, indicating that the homeostasis of the endosome/lysosome pathway had been perturbed. Moreover, in Rab11a knockout cells there was a functional defect in the intracellular recycling of the cation-independent mannose 6-phosphate receptor (CI-M6PR) between the late endosomes and the TGN, a defect associated with enhanced degradation of CI-M6PR. Expression of wild-type Rab11a in Rab11a knockout cells rescued the late endosome/lysosome phenotype. Overall, these results indicate that Rab11a and Rab11b have overlapping and distinct functions and that Rab11a, unexpectedly, plays a central role in the homeostasis of endosomal-lysosomal biogenesis.