リソソームにおける若年性ニューロンセロイドリポウサイシン症の根底にあるCln3ミューティングは、パルミトイルタンパク質チオエステルゼ-1（PPT1） - タンパク質およびPPT1-酵素活性のレベルを有意に低下させます

少なくとも13種類の遺伝子（CLNと呼ばれる）の変異は、最も一般的な神経変性リソソーム貯蔵疾患のグループであるニューロンセロイドリポウサイノース（NCL）のさまざまな形態の根底にあります。パルミトイル - タンパク質チオエステルゼ-1（PPT1）をコードするCLN1遺伝子の変異を不活性化する一方で、CLN3遺伝子の乳児NCL（incl）を引き起こし、未知の機能のタンパク質をコードする幼虫NCL（JNCL）をコードします。PPT1 depalmitoylates s-calmitoylatedタンパク質（Ceroidの成分）は、リソソームヒドロラーゼとPPT1欠損による分解に必要なものです。セロイドの細胞内蓄積はすべてのNCLの特徴であるため、これらの疾患の一般的な病原性リンクが示唆されています。Cln3ミューティングは、トランスゴルジネットワーク（TGN）からの陽イオン非依存性マンノース6-リン酸受容体（CI-M6PR）の出口を抑制することが報告されています。CI-M6PRは、PPT1などの可溶性タンパク質をTGNからリソソームに輸送するため、CLN3ミューテーションがJNCLの病因に寄与するリソソームPPT1症状を引き起こす可能性があると仮定しました。ここでは、JNCLを模倣するCLN3変異マウスのリソソームと、JNCL患者の培養細胞のリソソームには、PPT1タンパク質およびPPT1-酵素活性のレベルが大幅に減少し、自己蛍光セロイドが徐々に蓄積されることを報告します。さらに、JNCL線維芽細胞では、リソソーム酸性化を調節するV-ATPaseのV0A1サブユニットは、リソソーム膜上の通常の位置ではなく、原形質膜に誤局在しています。この欠陥は、以前にCLN1 - / - マウスで報告したように、リソソーム酸性化を調節不全にします。我々の発見は、リソソームの恒常性におけるCln3の以前に認識されていなかった役割を明らかにし、リソソームPPT1-インスフィービリティを引き起こすCLN3ミューティングが少なくとも部分的にJNCLの病因に寄与する可能性があることを示唆しています。

Mutations in at least 13 different genes (called CLNs) underlie various forms of neuronal ceroid lipofuscinoses (NCLs), a group of the most common neurodegenerative lysosomal storage diseases. While inactivating mutations in the CLN1 gene, encoding palmitoyl-protein thioesterases-1 (PPT1), cause infantile NCL (INCL), those in the CLN3 gene, encoding a protein of unknown function, underlie juvenile NCL (JNCL). PPT1 depalmitoylates S-palmitoylated proteins (constituents of ceroid) required for their degradation by lysosomal hydrolases and PPT1-deficiency causes lysosomal accumulation of autofluorescent ceroid leading to INCL. Because intracellular accumulation of ceroid is a characteristic of all NCLs, a common pathogenic link for these diseases has been suggested. It has been reported that CLN3-mutations suppress the exit of cation-independent mannose 6-phosphate receptor (CI-M6PR) from the trans Golgi network (TGN). Because CI-M6PR transports soluble proteins such as PPT1 from the TGN to the lysosome, we hypothesized that CLN3-mutations may cause lysosomal PPT1-insufficiency contributing to JNCL pathogenesis. Here, we report that the lysosomes in Cln3-mutant mice, which mimic JNCL, and those in cultured cells from JNCL patients, contain significantly reduced levels of Ppt1-protein and Ppt1-enzyme activity and progressively accumulate autofluorescent ceroid. Furthermore, in JNCL fibroblasts the V0a1 subunit of v-ATPase, which regulates lysosomal acidification, is mislocalized to the plasma membrane instead of its normal location on lysosomal membrane. This defect dysregulates lysosomal acidification, as we previously reported in Cln1 -/- mice, which mimic INCL. Our findings uncover a previously unrecognized role of CLN3 in lysosomal homeostasis and suggest that CLN3-mutations causing lysosomal Ppt1-insuffiiciency may at least in part contribute to JNCL pathogenesis.