The motor features of Parkinson’s disease (PD) result from the loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra with autophagy dysfunction being closely linked to this disease. A PD-causing familial mutation in VPS35 (D620N) has been reported to inhibit autophagy. In order to identify signaling pathways responsible for this autophagy defect, we performed an unbiased screen using RNA sequencing (RNA-Seq) of wild-type or VPS35 D620N-expressing retinoic acid-differentiated SH-SY5Y cells. We report that VPS35 D620N-expressing cells exhibit transcriptome changes indicative of alterations in extracellular matrix (ECM)-receptor interaction as well as PI3K-AKT signaling, a pathway known to regulate autophagy. Hyaluronan (HA) is a major component of brain ECM and signals via the ECM receptors CD44, a top RNA-Seq hit, and HA-mediated motility receptor (HMMR) to the autophagy-regulating PI3K-AKT pathway. We find that high (>950 kDa), but not low (15–40 kDa), molecular weight HA treatment inhibits autophagy. In addition, VPS35 D620N facilitated enhanced HA-AKT signaling. Transcriptomic assessment and validation of protein levels identified the differential expression of CD44 and HMMR isoforms in VPS35 D620N mutant cells. We report that knockdown of HMMR or CD44 results in upregulated autophagy in cells expressing wild-type VPS35. However, only HMMR knockdown resulted in rescue of autophagy dysfunction by VPS35 D620N indicating a potential pathogenic role for this receptor and HA signaling in Parkinson’s disease.

帕金森病 (PD) 的运动特征是由于黑质中多巴胺能 (DA) 神经元的丧失，自噬功能障碍与这种疾病密切相关。据报道，VPS35 (D620N) 中引起 PD 的家族性突变可抑制自噬。为了确定导致这种自噬缺陷的信号通路，我们使用野生型或表达 VPS35 D620N 的维甲酸分化的 SH-SY5Y 细胞的 RNA 测序 (RNA-Seq) 进行了无偏筛选。我们报告 VPS35 D620N 表达细胞表现出转录组变化，表明细胞外基质 (ECM)-受体相互作用以及 PI3K-AKT 信号传导的改变，这是一种已知的调节自噬的途径。透明质酸 (HA) 是脑 ECM 的主要成分，并通过 ECM 受体 CD44 发出信号，这是一种顶级 RNA-Seq 命中，和 HA 介导的运动受体 (HMMR) 对自噬调节 PI3K-AKT 通路的影响。我们发现高 (>950 kDa) 但不低 (15–40 kDa) 的分子量 HA 处理会抑制自噬。此外，VPS35 D620N 促进增强的 HA-AKT 信号。转录组学评估和蛋白质水平验证确定了 VPS35 D620N 突变细胞中 CD44 和 HMMR 同种型的差异表达。我们报告 HMMR 或 CD44 的敲低导致表达野生型 VPS35 的细胞中自噬上调。然而，只有 HMMR 敲低导致 VPS35 D620N 挽救自噬功能障碍，表明该受体和 HA 信号在帕金森病中具有潜在的致病作用。分子量 HA 处理抑制自噬。此外，VPS35 D620N 促进增强的 HA-AKT 信号。转录组学评估和蛋白质水平验证确定了 VPS35 D620N 突变细胞中 CD44 和 HMMR 同种型的差异表达。我们报告 HMMR 或 CD44 的敲低导致表达野生型 VPS35 的细胞中自噬上调。然而，只有 HMMR 敲低导致 VPS35 D620N 挽救自噬功能障碍，表明该受体和 HA 信号在帕金森病中具有潜在的致病作用。分子量 HA 处理抑制自噬。此外，VPS35 D620N 促进增强的 HA-AKT 信号。转录组学评估和蛋白质水平验证确定了 VPS35 D620N 突变细胞中 CD44 和 HMMR 同种型的差异表达。我们报告 HMMR 或 CD44 的敲低导致表达野生型 VPS35 的细胞中自噬上调。然而，只有 HMMR 敲低导致 VPS35 D620N 挽救自噬功能障碍，表明该受体和 HA 信号在帕金森病中具有潜在的致病作用。我们报告 HMMR 或 CD44 的敲低导致表达野生型 VPS35 的细胞中自噬上调。然而，只有 HMMR 敲低导致 VPS35 D620N 挽救自噬功能障碍，表明该受体和 HA 信号在帕金森病中具有潜在的致病作用。我们报告 HMMR 或 CD44 的敲低导致表达野生型 VPS35 的细胞中自噬上调。然而，只有 HMMR 敲低导致 VPS35 D620N 挽救自噬功能障碍，表明该受体和 HA 信号在帕金森病中具有潜在的致病作用。