TRPML1激活通过DMXL1介导的V1 -ATP酶招募维持溶酶体酸化的分子机制

本研究揭示了TRPML1离子通道激活后通过CASM（ATG8单膜共轭）依赖性途径招募DMXL1复合体至溶酶体，进而促进V1 -ATP酶亚基组装以维持溶酶体酸化的全新机制。哈佛医学院团队发现DMXL1作为哺乳动物Rav1同源物，通过其C端WD40结构域中的LIR基序与ATG8蛋白相互作用，在TRPML1介导的钙离子外流后形成DMXL1-ROGDI-WDR7-V1 -ATP酶复合体，该发现为溶酶体存储障碍和神经退行性疾病的治疗提供了新靶点。

　　

溶酶体作为细胞的"消化中心"，其酸性环境的维持对细胞稳态至关重要。然而，当TRPML1（瞬时受体电位粘脂蛋白1）离子通道被激活时，钙离子外流会导致溶酶体碱化，这一矛盾现象长期困扰着科学家。更令人困惑的是，尽管已知TRPML1激活会触发ATG8蛋白在溶酶体膜上的非经典共轭（称为CASM），但这一过程如何与溶酶体pH调节相偶联仍是个谜团。这些问题的解答不仅关系到基础细胞生物学认知，更对治疗溶酶体存储障碍（如IV型粘脂病）和神经退行性疾病具有重要启示。

哈佛医学院J. Wade Harper团队在《Nature Structural & Molecular Biology》发表的研究，通过整合溶酶体免疫沉淀（Lyso-IP）定量蛋白质组学、AlphaFold3结构预测和活细胞成像等技术，首次阐明了DMXL1在TRPML1激活后维持溶酶体酸化中的核心作用。研究发现：1）利用TMT标记的定量蛋白质组学鉴定TRPML1激活后的溶酶体蛋白动态变化；2）通过CRISPR-Cas9基因编辑构建DMXL1/2缺陷细胞系；3）结合电生理学验证ATG16L1缺失不影响TRPML1通道活性；4）采用交叉链接质谱（XL-MS）解析DMXL1-ROGDI-WDR7复合体结构；5）使用pH敏感荧光探针定量溶酶体pH变化。

DMXL1的溶酶体招募机制
研究发现TRPML1激动剂MLSA5处理30分钟内，DMXL1即被招募至溶酶体，这一过程严格依赖ATG16L1介导的CASM途径。通过构建ATG16L1K490A突变体证实，ATG8共轭是DMXL1募集的前提条件。有趣的是，DMXL1还能被招募至沙门氏菌-containing vacuoles（SCVs），且sopF基因缺失的沙门氏菌能增强这一效应，表明该机制在病原体清除中具有普适性。

DMXL1复合体的结构基础
AlphaFold3预测显示DMXL1通过N端WD40结构域与ROGDI（酵母Rav2同源物）相互作用，而C端WD40结构域则与WDR7结合。交叉链接质谱验证了这些相互作用界面，并发现DMXL1的Rav1-C螺旋结构域与ATP6V1A/V1C亚基存在特异性结合。引人注目的是，位于该界面的DMXL2A1712V突变与发育性癫痫性脑病81型（DEE81）相关，为疾病机制提供了分子解释。

V₁
-ATP酶招募的调控作用
在DMXL1/2缺陷细胞中，MLSA5诱导的V₁
亚基溶酶体募集显著减弱，导致溶酶体pH从5.2升至6.0。通过构建DMXL1^7A
界面突变体（K1679A/L1682A/F1686A/L1689A/F1701A/D1709A/K1717A），证实其无法恢复ATP6V1A结合和溶酶体水解酶（如LGMN）的成熟加工。而军团菌效应蛋白SidK通过竞争性结合ATP6V1A相同界面，可阻断DMXL1-V₁
-ATP酶相互作用。

CASM与pH稳态的偶联机制
研究揭示了精妙的"双信号"识别系统：TRPML1激活首先通过ATP6V1H-ATG16L1轴触发ATG8共轭（CASM），随后DMXL1通过C端FLVI基序（2695-2698）与膜结合的GABARAP相互作用，将V₁
-ATP酶递送至溶酶体膜上与V₀
亚基组装，形成功能性质子泵。这种级联反应实现了从离子信号（Ca²⁺
外流）到酶活性（V-ATPase组装）的精确转换。

该研究不仅阐明了TRPML1-DMXL1-V₁
-ATP酶轴在溶酶体pH稳态中的核心作用，更提出了"离子通道-自噬标记-酶组装"的三级调控范式。这些发现为理解溶酶体存储疾病的发病机制提供了新视角，特别是DMXL2A1712V突变与DEE81的关联为神经发育障碍的治疗指明了潜在靶点。此外，研究揭示的CASM依赖性V₁
-ATP酶招募机制，为开发针对溶酶体功能紊乱的精准干预策略奠定了理论基础。