ATP13A2 Regulates Cellular α-Synuclein Multimerization, Membrane Association, and Externalization

细胞生物学 精胺 泛素 多胺 蛋白酶体 突触核蛋白 亚精胺 化学 神经退行性变 α-突触核蛋白 生物 生物化学 帕金森病 病理 基因 医学 疾病
作者
Jianmin Si,Chris Van den Haute,Evy Lobbestael,Shaun Martin,Sarah van Veen,Peter Vangheluwe,Veerle Baekelandt
出处
期刊:International Journal of Molecular Sciences [MDPI AG]
卷期号:22 (5): 2689-2689 被引量:16
标识
DOI:10.3390/ijms22052689
摘要

ATP13A2, a late endo-/lysosomal polyamine transporter, is implicated in a variety of neurodegenerative diseases, including Parkinson’s disease and Kufor–Rakeb syndrome, an early-onset atypical form of parkinsonism. Loss-of-function mutations in ATP13A2 result in lysosomal deficiency as a consequence of impaired lysosomal export of the polyamines spermine/spermidine. Furthermore, accumulating evidence suggests the involvement of ATP13A2 in regulating the fate of α-synuclein, such as cytoplasmic accumulation and external release. However, no consensus has yet been reached on the mechanisms underlying these effects. Here, we aimed to gain more insight into how ATP13A2 is linked to α-synuclein biology in cell models with modified ATP13A2 activity. We found that loss of ATP13A2 impairs lysosomal membrane integrity and induces α-synuclein multimerization at the membrane, which is enhanced in conditions of oxidative stress or exposure to spermine. In contrast, overexpression of ATP13A2 wildtype (WT) had a protective effect on α-synuclein multimerization, which corresponded with reduced αsyn membrane association and stimulation of the ubiquitin-proteasome system. We also found that ATP13A2 promoted the secretion of α-synuclein through nanovesicles. Interestingly, the catalytically inactive ATP13A2 D508N mutant also affected polyubiquitination and externalization of α-synuclein multimers, suggesting a regulatory function independent of the ATPase and transport activity. In conclusion, our study demonstrates the impact of ATP13A2 on α-synuclein multimerization via polyamine transport dependent and independent functions.

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