Impaired lysosomal activity, which results in defective protein processing, waste accumulation, and protein aggregation, is implicated in a number of disease pathologies. Acidification of lysosomes is a crucial process required for lysosome function. Previously we showed that inhibition of glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) enhanced lysosomal acidification in both normal and pathological conditions. However, how GSK-3 integrates into the lysosome networking is unknown. Here we show that inhibition of mTORC1 and increased autophagic activity are downstream to GSK-3 inhibition and contribute to lysosomal acidification. Strikingly, lysosomal acidification is also restored by GSK-3 inhibition in the absence of functional autophagy, and, independently of mTORC1. This is facilitated by increased endocytic traffic: We show that GSK-3 inhibition enhanced material internalization, increased recruitment of active Rab5 into endosomes, and increased Rab7/RILP clustering into lysosomes, all processes required for late endosome maturation. Consistently, in cells defective in endocytic traffic caused by either constitutively active Rab5, or, deletion of the Niemann-Pick C1 protein, GSK-3 inhibition could not restore lysosomal acidification. Finally we found that the tuberous sclerosis complex, TSC, is required for lysosomal acidification and is activated by GSK-3 inhibition. Thus, the GSK-3/TSC axis regulates lysosomal acidification via both the autophagic and endocytic pathways. Our study provides new insights into the therapeutic potential of GSK-3 inhibitors in treating pathological conditions associated with impaired cellular clearance.

中文翻译：

---

GSK-3-TSC 轴通过自噬和内吞途径控制溶酶体酸化。

溶酶体活性受损，导致蛋白质加工缺陷、废物积累和蛋白质聚集，与许多疾病病理有关。溶酶体的酸化是溶酶体功能所需的关键过程。以前我们表明，在正常和病理条件下，糖原合酶激酶 3 (GSK-3) 的抑制增强了溶酶体酸化。然而，GSK-3 如何整合到溶酶体网络中尚不清楚。在这里，我们表明 mTORC1 的抑制和自噬活性的增加是 GSK-3 抑制的下游，并有助于溶酶体酸化。引人注目的是，在没有功能性自噬的情况下，GSK-3 抑制也可以恢复溶酶体酸化，并且独立于 mTORC1。这是通过增加的内吞交通促进的：我们表明 GSK-3 抑制增强了物质内化，增加了活性 Rab5 向内体的募集，并增加了 Rab7/RILP 聚集到溶酶体中，所有这些过程都是晚期内体成熟所需的。一致地，在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。增加了活性 Rab5 向内体的募集，并增加了 Rab7/RILP 聚集到溶酶体中，所有这些过程都是晚期内体成熟所需的。一致地，在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。增加了活性 Rab5 向内体的募集，并增加了 Rab7/RILP 聚集到溶酶体中，所有这些过程都是晚期内体成熟所需的。一致地，在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。并且增加了 Rab7/RILP 聚集到溶酶体中，所有过程都需要晚期内体成熟。一致地，在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。并且增加了 Rab7/RILP 聚集到溶酶体中，所有过程都需要晚期内体成熟。一致地，在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。在由组成型活性 Rab5 或 Niemann-Pick C1 蛋白缺失引起的内吞运输缺陷的细胞中，GSK-3 抑制不能恢复溶酶体酸化。最后，我们发现结节性硬化症复合体 TSC 是溶酶体酸化所必需的，并被 GSK-3 抑制激活。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。因此，GSK-3/TSC 轴通过自噬和内吞途径调节溶酶体酸化。我们的研究为 GSK-3 抑制剂在治疗与细胞清除受损相关的病理状况方面的治疗潜力提供了新的见解。