GRh1-dependent unconventional protein secretion

Abstract

A part de la secreció convencional, en la qual les proteïnes són transportades a través del reticle endoplasmàtic (RE) i de l'aparell de Golgi, s'han descrit, per a diferents proteïnes i en organismes diversos, rutes de secreció no-convencional que circumval·len l'aparell de Golgi. No obstant, aquests mecanismes de secreció no estan ben entesos. Se sap que per a la secreció no-convencional de la proteïna d'unió a acil-CoA Acb1 a Saccharomyces cerevisiae són necessàries diverses proteïnes, com ara l'ortòleg de GRASP Grh1, proteïnes relacionades amb l'autofàgia, proteïnes involucra-des en la fusió de membranes amb els endosomes, membres de la maquinària ESCRT, i la t-SNARE de la membrana plasmàtica Sso1. La manera per la qual totes aquestes proteïnes cooperen per a dur a terme la secreció d'Acb1 és encara una incògnita. Els resultats de les nostres investigacions indiquen que sota inani-ció de nutrients, condició que indueix la secreció no-convencional d'Acb1, Grh1 es concentra en estructures membranoses prop dels llocs de sortida del RE, de manera dependent de fosfatidilinositol-3-cinasa. Aquestes membranes, en forma de tassa, estan enriqui-des en PI(3)P i contenen la proteïna d'ESCRT-I Vps23 així com les proteïnes d'autofàgia Atg8 i Atg9, reunint així diverses proteïnes necessàries per a la secreció d'Acb1. Hem batejat aquestes estructures CUPS (per les sigles en anglès de compartiment per a la secreció no-convencional de proteïnes), basant-nos en la seva forma i el seu contingut. Proposem que els CUPS són l'estació de sortida per a la formació d'intermediaris vesiculars dedicats a la secreció no-convencionals que contenen Acb1.

Besides conventional secretion, in which proteins are transported through the endoplasmic reticulum (ER) and the Golgi complex, unconventional secretion routes bypassing the Golgi complex have been described for different proteins in several organisms. How-ever, the mechanisms of their release remain poorly understood. It was reported that the unconventional secretion of the acyl-CoA binding protein Acb1 from Saccharomyces cerevisiae requires a diverse group of proteins including the GRASP ortholog Grh1, autophagy-related proteins, proteins involved in fusion of membranes with endosomes, members of the ESCRT-machinery, and the plasma membrane t-SNARE Sso1. How these proteins work together for Acb1 secretion remains elusive. Our findings indicate that upon nutrient starvation, the condition known to induce unconventional secretion of Acb1, Grh1 is concentrated in a phosphatidylinositol 3-kinase-dependent manner to unique membrane structures near the ER exit sites. These membranes –shaped like cups– are enriched in PI(3)P and contain the ESCRT-I protein Vps23 as well as the autophagy-related proteins Atg8 and Atg9 thereby bringing together different proteins required for Acb1 secretion. We have named these structures CUPS (Compartment for Unconventional Protein Secretion), based on their shape and content. CUPS, we propose, are the starting point for the formation of Acb1-containing vesicular intermediates dedicated for unconventional secretion.