The roles of NHE9 in vesicular trafficking and pH regulation

Alkali cation/proton exchangers (NHE/SLC9A family) are integral membrane transporters involved in both cellular and systemic pH regulation, among other functions. Members of this family share 25-68% protein sequence identity and vary in both their tissue distribution and subcellular localization. The NHE9 isoform is widely-expressed and present in a subset of early and recycling endosomes that are involved in cargo trafficking and signaling. Interestingly, numerous genetic and expression analyses have linked imbalances in NHE9 function to neurodevelopmental conditions, including autism and attention deficit/hyperactivity. Recent experiments indicate that NHE9 co-localizes with the AMPA receptor subunit GRIA1 in vesicles that traffic during long-term synaptic plasticity, a process that is thought to underlie learning and memory. Furthermore, a recent study using autism-associated variants of NHE9 has indicated that decreased NHE9 function leads to vesicular acidification and deficits in cargo trafficking. However, a detailed analysis of all autism-associated variants was not carried out. To this end, we analyzed the subcellular localization of NHE9 and its autism-associated variants, measured transferrin uptake into recycling endosomes by flow cytometry, and determined vesicular pH by fluorescence ratiometric imaging. None of the exogenously-expressed autism-associated variants mislocalized in HeLa or AP-1 cells. In disagreement with a previous report, we found that only the autism-associated variant Ser438Pro presented significant functional deficits. Moreover, we identified several putative interacting proteins of NHE9 by yeast two-hybrid screening of a human brain cDNA library. These data have begun to shed new insight into the mechanisms underlying the regulation of NHE9 and its involvement in neurodevelopmental disorders.Les échangeurs de cations alcalins/protons (famille de NHE/SLC9A) sont des transporteurs intégraux membranaires qui effectuent la régulation cellulaire et systémique du pH, entre autres fonctions. Les membres de cette famille ont de 25 à 68% similarité de la séquence polypeptidique mais diffèrent dans leurs expressions aux niveaux des tissus et leurs localisations sous-cellulaires. L’isoforme NHE9 est exprimé dans une majorité de tissus, et est localisé dans un sous-ensemble d’endosomes précoces et d’endosomes de recyclage, qui sont impliqués dans le transport des molécules et dans la signalisation. Curieusement, de nombreuses analyses génétiques et d’expression ont lié les déséquilibres de la fonction de NHE9 aux conditions neurodéveloppmentales, comme l’autisme et les troubles déficitaires de l’attention avec hyperactivité. Des expériences récentes indiquent que NHE9 se localise avec la sous-unité GRIA1 du récepteur AMPA dans des vésicules qui se déplacent pendant la plasticité synaptique à long terme, un processus qui est probablement à la base de l’apprentissage. Cependant, une analyse détaillée des mutants associés à l’autisme n’a pas encore été faite. Dans ce but, nous avons analysé la localisation sous-cellulaire de NHE9 et ses mutants associés à l’autisme, mesuré l’endocytose de transferrine par la cytometrie en flux, et déterminé le pH vésiculaire par l’imagerie ratiométrique de fluorescence. Aucune des variantes associées avec l’autisme n’est mal localisée dans les cellules HeLa ou AP-1, et seule la variante Ser438Pro, a des réductions de fonctions. En plus, en utilisant la technique double hybride en levures sur une banque d’ADNc du cerveau humain, nous avons identifié plusieurs partenaires d’interaction putatifs de NHE9. Ces données commencent à dévoiler les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la régulation de NHE9 dans les conditions neurodéveloppmentales