ムコリピンTRPチャネル1（TRPML1）の活性化は、オートファジークリアランスを促進することにより、L-BMAA神経毒性から運動ニューロンを保護します

オートファジーリソソーム経路を含む細胞クリアランスメカニズムは、筋萎縮性側索硬化症（ALS）で損なわれています。オートファジーの調節に関与する最も重要なタンパク質の1つは、リソソームCa2+チャネルムコリピンTRPチャネル1（TRPML1）です。したがって、我々は、モーターニューロンのシアノバクテリア神経毒素ベータ - メチルアミノ-L-アラニン（L-BMAA）への曝露によって再現されるALS/パーキンソン浸透症複合体のニューロンモデルにおけるTRPML1の役割を調査しました。これらの条件下では、L-BMAAは小胞体（ER）の機能障害を誘導し、ERストレスと細胞死につながります。したがって、L-BMAA処理運動ニューロンのリソソームとERの間の機能不全の結合を仮定しました。ここでは、運動ニューロン細胞では、TrpML1とERと共局在するリソソームタンパク質LAMP1であることを示しました。さらに、ER Ca2+センサーStim1とともにCo-ImmunprecipitatedをCo-免疫沈降させました。機能的には、TRPML1アゴニストML-SA1は、運動ニューロン細胞で用量依存的にリソソームCa2+を誘導しました。SERCA阻害剤のタプシガルギンは、遺伝的にコードされたCa2+指標GCAMP3-ML1をトランスフェクトした細胞のリソソームCa2+排出に関連する蛍光シグナルを増加させ、2つのオルガネラ間の相互作用を示唆しました。さらに、L-BMAAへの慢性暴露はTRPML1タンパク質発現を減少させ、一次運動ニューロンのリソソームとER Ca2+恒常性の両方の障害を引き起こしました。興味深いことに、AMPKおよびBeclin 1の早期活性化によるML-SA1のプレインキュベーションにより、L-BMAA誘発細胞死から運動ニューロンが救助され、ERストレスマーカーGRP78の発現が減少しました。最後に、ML-SA1は、L-BMAA処理運動ニューロンにおけるオートファジー関連タンパク質P62/SQSTM1およびLC3-IIの蓄積を減少させました。まとめて、TRPML1の薬理学的刺激は、オートファジーを高め、ERストレスを減らすことにより、L-BMAA誘導毒性から運動ニューロンを救助できることを提案します。

Cellular clearance mechanisms including the autophagy-lysosome pathway are impaired in amyotrophic lateral sclerosis (ALS). One of the most important proteins involved in the regulation of autophagy is the lysosomal Ca2+ channel Mucolipin TRP channel 1 (TRPML1). Therefore, we investigated the role of TRPML1 in a neuronal model of ALS/Parkinson-dementia complex reproduced by the exposure of motor neurons to the cyanobacterial neurotoxin beta-methylamino-L-alanine (L-BMAA). Under these conditions, L-BMAA induces a dysfunction of the endoplasmic reticulum (ER) leading to ER stress and cell death. Therefore we hypothesized a dysfunctional coupling between lysosomes and ER in L-BMAA-treated motor neurons. Here, we showed that in motor neuronal cells TRPML1 as well as the lysosomal protein LAMP1 co-localized with ER. In addition, TRPML1 co-immunoprecipitated with the ER Ca2+ sensor STIM1. Functionally, the TRPML1 agonist ML-SA1 induced lysosomal Ca2+ release in a dose-dependent way in motor neuronal cells. The SERCA inhibitor thapsigargin increased the fluorescent signal associated with lysosomal Ca2+ efflux in the cells transfected with the genetically encoded Ca2+ indicator GCaMP3-ML1, thus suggesting an interplay between the two organelles. Moreover, chronic exposure to L-BMAA reduced TRPML1 protein expression and produced an impairment of both lysosomal and ER Ca2+ homeostasis in primary motor neurons. Interestingly, the preincubation of ML-SA1, by an early activation of AMPK and beclin 1, rescued motor neurons from L-BMAA-induced cell death and reduced the expression of the ER stress marker GRP78. Finally, ML-SA1 reduced the accumulation of the autophagy-related proteins p62/SQSTM1 and LC3-II in L-BMAA-treated motor neurons. Collectively, we propose that the pharmacological stimulation of TRPML1 can rescue motor neurons from L-BMAA-induced toxicity by boosting autophagy and reducing ER stress.