ABSTRACT The dynein motor complex mediates polarised trafficking of a wide variety of organelles, intracellular vesicles and macromolecules. These functions are dependent on the dynactin complex, which helps recruit cargoes to dynein’s tail region and activates motor movement. How dynein and dynactin orchestrate trafficking of diverse cargoes is unclear. Here, we identify HEATR5B, an interactor of the AP1 clathrin adaptor complex, as a novel player in dynein-dynactin function. HEATR5B is one of several proteins recovered in a biochemical screen for proteins whose association with the human dynein tail complex is augmented by dynactin. We show that HEATR5B binds directly to the dynein tail and dynactin and stimulates motility of AP1-associated endosomal membranes in human cells. We also demonstrate that the HEATR5B homologue in Drosophila is an essential gene that promotes dynein-based transport of AP1-bound membranes to the Golgi apparatus. As HEATR5B lacks the coiled-coil architecture typical of dynein adaptors, our data point to a non-canonical process orchestrating motor function on a specific cargo. We additionally show that HEATR5B promotes association of AP1 with endosomal membranes in a dynein-independent manner. Thus, HEATR5B co-ordinates multiple events in AP1-based trafficking.

Hexanucleotide repeat expansions in the C9orf72 gene are the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). How this mutation leads to these neurodegenerative diseases remains unclear. Here, we use human induced pluripotent stem cell-derived motor neurons to show that C9orf72 repeat expansions impair microtubule-based transport of mitochondria, a process critical for maintenance of neuronal function. Cargo transport defects are recapitulated by treating healthy neurons with the arginine-rich dipeptide repeat proteins (DPRs) that are produced by the hexanucleotide repeat expansions. Single-molecule imaging shows that these DPRs perturb motility of purified kinesin-1 and cytoplasmic dynein-1 motors along microtubules in vitro . Additional in vitro and in vivo data indicate that the DPRs impair transport by interacting with both microtubules and the motor complexes. We also show that kinesin-1 is enriched in DPR inclusions in patient brains and that increasing the level of this motor strongly suppresses the toxic effects of arginine-rich DPR expression in a Drosophila model. Collectively, our study implicates an inhibitory interaction of arginine-rich DPRs with the axonal transport machinery in C9orf72 -associated ALS/FTD and thereby points to novel potential therapeutic strategies.