The influence of V-type H+-ATPases on vesicle fusion processes

Kissing, Sandra

The proton pumping activity of the V-type H+-ATPase (V-ATPase) complex is essential to maintain the luminal acidification of defined cellular compartments. A broad range of physiological functions, e.g. the proteolytic degradation within lysosomes, intracellular protein sorting and signalling by the mTORC1 (mechanistic target of rapamycin complex 1) depend on functional V‑ATPase complexes. In addition, there is an ongoing debate about a role for the V‑ATPase V0 sector in promoting membrane fusion processes. The present work addresses the influence of the V-ATPase complex on vesicle fusion events in genetically defined mouse models, lacking either the V-ATPase V0 subunit a3 or the V-ATPase accessory subunit 2 (ATP6AP2), a chaperone for V-ATPase V0 sector assembly. In fibroblasts, a detailed characterisation of endosome and phagosome maturation revealed functional vesicle fusion upon knockout of the V-ATPase V0 subunit a3. Similarly, phagosome maturation proceeded in ATP6AP2-deficient macrophages with significantly decreased V‑ATPase V0 subunit levels. Even the pharmacological reduction of accessible, free V0 sectors or pharmacologically inhibited vesicle acidification did not disturb the acquisition of lysosomal markers to phagosomes. In summary, neither the presence nor the activity of the V‑ATPase complex were required for endocytic and phagosomal fusion processes. Therefore, a general fusion promoting influence of V‑ATPases is not supported by the data obtained in this study [...]

Die vesikuläre H + -ATPase (V-ATPase) vermitt elt als Protonenpumpe die Ansäuerung definierter Kompartimente der Zelle. Auf diese Weise ermöglicht die V-ATPase eine Vielzahl physiologischer Funktionen, beispielsweise die lysosomale Proteindegradierung, die intrazelluläre Sortierung von Proteinen und den mTORC1 (mechanistic target of rapamycin complex 1) Signalweg. Darüber hinaus wird eine mögliche Beteiligung des V 0 Komplexes der V-ATPase an der Fusion biologischer Membranen diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand von Mausmodellen untersucht, inwieweit sich die genomische Deletion der V 0 Untereinheit a3 bzw. des V-ATPase akzessorischen Proteins 2 (ATP6AP2), eines Assemblierungshelfers des V0 Komplexes, auf die Fusion von Vesikeln auswirkt. Die detaillierte Analyse der Endosomen- und Phagosomenreifung in Fibroblasten demonstrierte auch in Abwesenheit der V 0 Untereinheit a3 eine funktionale Vesikelfusion. Ebenso hatten der Knockout von ATP6AP2 und die daraus resultierende, verminderte Expression von V0 Komplex Untereinheiten keinen Einfluss auf die Phagosomenreifung in Makrophagen. Selbst die pharmakologische Reduktion frei zugänglicher V0 Komplexe oder der induzierte Anstieg des vesikulären pH-Wertes konnten den Transfer lysosomaler Markerproteine auf Phagosomen nicht beeinträchtigen. Zusammenfassend war weder die Präsenz der V-ATPase noch ihre Aktivität für den Ablauf der analysierten Fusionsprozesse notwendig. Dementsprechend kann ein fusionsfördernder Einfluss des Komplexes mit den Ergebnissen dieser Arbeit nicht bestätigt werden [...]

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Kissing, Sandra: The influence of V-type H+-ATPases on vesicle fusion processes. 2016.

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