SNAREs (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors) are now generally accepted to be the major players in the final stage of the docking and the subsequent fusion of diverse vesicle-mediated transport events. The SNARE-mediated process is conserved evolutionally from yeast to human, as well as mechanistically and structurally across different transport events in eukaryotic cells. In the post-genomic era, a fairly complete list of “all” SNAREs in several organisms (including human) can now be made. This review aims to summarize the key properties and the mechanism of action of SNAREs in mammalian cells.

The molecular mechanisms underlying early/recycling endosomes-to-TGN transport are still not understood. We identified interactions between the TGN-localized putative t-SNAREs syntaxin 6, syntaxin 16, and Vti1a, and two early/recycling endosomal v-SNAREs, VAMP3/cellubrevin, and VAMP4. Using a novel permeabilized cell system, these proteins were functionally implicated in the post-Golgi retrograde transport step. The function of Rab6a' was also required, whereas its closely related isoform, Rab6a, has previously been implicated in Golgi-to-endoplasmic reticulum transport. Thus, our study shows that membrane exchange between the early endocytic and the biosynthetic/secretory pathways involves specific components of the Rab and SNARE machinery, and suggests that retrograde transport between early/recycling endosomes and the endoplasmic reticulum is critically dependent on the sequential action of two members of the Rab6 subfamily.

Abstract TAZ (WWTR1), identified as a 14-3-3 binding protein with a PDZ binding motif, modulates mesenchymal stem cell differentiation. We now show that TAZ plays a critical role in the migration, invasion, and tumorigenesis of breast cancer cells. TAZ is conspicuously expressed in human breast cancer cell lines in which its expression levels generally correlate with the invasiveness of cancer cells. Overexpression of TAZ in low-expressing MCF10A cells causes morphologic changes characteristic of cell transformation and promotes cell migration and invasion. Conversely, RNA interference–mediated knockdown of TAZ expression in MCF7 and Hs578T cells reduces cell migration and invasion. TAZ knockdown in MCF7 cells also retards anchorage-independent growth in soft agar and tumorigenesis in nude mice. Significantly, TAZ is overexpressed in ∼20% of breast cancer samples. These results indicate that TAZ plays a role in the migration, invasion, and tumorigenesis of breast cancer cells and thus presents a novel target for the detection and treatment of breast cancer. [Cancer Res 2008;68(8):2592–8]

The TAZ transcription co-activator promotes cell proliferation and epithelial-mesenchymal transition. TAZ is inhibited by the Hippo tumor suppressor pathway, which promotes TAZ cytoplasmic localization by phosphorylation. We report here that TAZ protein stability is controlled by a phosphodegron recognized by the F-box protein β-TrCP and ubiquitylated by the SCF/CRL1β-TrCP E3 ligase. The interaction between TAZ and β-TrCP is regulated by the Hippo pathway. Phosphorylation of a phosphodegron in TAZ by LATS primes it for further phosphorylation by CK1ϵ and subsequent binding by β-TrCP. Therefore, the Hippo pathway negatively regulates TAZ function by both limiting its nuclear accumulation and promoting its degradation. The phosphodegron-mediated TAZ degradation plays an important role in negatively regulating TAZ biological functions. The TAZ transcription co-activator promotes cell proliferation and epithelial-mesenchymal transition. TAZ is inhibited by the Hippo tumor suppressor pathway, which promotes TAZ cytoplasmic localization by phosphorylation. We report here that TAZ protein stability is controlled by a phosphodegron recognized by the F-box protein β-TrCP and ubiquitylated by the SCF/CRL1β-TrCP E3 ligase. The interaction between TAZ and β-TrCP is regulated by the Hippo pathway. Phosphorylation of a phosphodegron in TAZ by LATS primes it for further phosphorylation by CK1ϵ and subsequent binding by β-TrCP. Therefore, the Hippo pathway negatively regulates TAZ function by both limiting its nuclear accumulation and promoting its degradation. The phosphodegron-mediated TAZ degradation plays an important role in negatively regulating TAZ biological functions.

The Hippo pathway restricts the activity of transcriptional co-activators TAZ and YAP by phosphorylating them for cytoplasmic sequestration or degradation. In this report, we describe an independent mechanism for the cell to restrict the activity of TAZ and YAP through interaction with angiomotin (Amot) and angiomotin-like 1 (AmotL1). Amot and AmotL1 were robustly co-immunoprecipitated with FLAG-tagged TAZ, and their interaction is dependent on the WW domain of TAZ and the PPXY motif in the N terminus of Amot. Amot and AmotL1 also interact with YAP via the first WW domain of YAP. Overexpression of Amot and AmotL1 caused cytoplasmic retention of TAZ and suppressed its transcriptional outcome such as the expression of CTGF and Cyr61. Hippo refractory TAZ mutant (S89A) is also negatively regulated by Amot and AmotL1. HEK293 cells express the highest level of Amot and AmotL1 among nine cell lines examined, and silencing the expression of endogenous Amot increased the expression of CTGF and Cyr61 either at basal levels or upon overexpression of exogenous S89A. These results reveal a novel mechanism to restrict the activity of TAZ and YAP through physical interaction with Amot and AmotL1. The Hippo pathway restricts the activity of transcriptional co-activators TAZ and YAP by phosphorylating them for cytoplasmic sequestration or degradation. In this report, we describe an independent mechanism for the cell to restrict the activity of TAZ and YAP through interaction with angiomotin (Amot) and angiomotin-like 1 (AmotL1). Amot and AmotL1 were robustly co-immunoprecipitated with FLAG-tagged TAZ, and their interaction is dependent on the WW domain of TAZ and the PPXY motif in the N terminus of Amot. Amot and AmotL1 also interact with YAP via the first WW domain of YAP. Overexpression of Amot and AmotL1 caused cytoplasmic retention of TAZ and suppressed its transcriptional outcome such as the expression of CTGF and Cyr61. Hippo refractory TAZ mutant (S89A) is also negatively regulated by Amot and AmotL1. HEK293 cells express the highest level of Amot and AmotL1 among nine cell lines examined, and silencing the expression of endogenous Amot increased the expression of CTGF and Cyr61 either at basal levels or upon overexpression of exogenous S89A. These results reveal a novel mechanism to restrict the activity of TAZ and YAP through physical interaction with Amot and AmotL1.

Oxysterol-binding protein (OSBP) and its related proteins (ORPs) constitute a large and evolutionarily conserved family of lipid-binding proteins that target organelle membranes to mediate sterol signaling and/or transport. Here we characterize ORP5, a tail-anchored ORP protein that localizes to the endoplasmic reticulum. Knocking down ORP5 causes cholesterol accumulation in late endosomes and lysosomes, which is reminiscent of the cholesterol trafficking defect in Niemann Pick C (NPC) fibroblasts. Cholesterol appears to accumulate in the limiting membranes of endosomal compartments in ORP5-depleted cells, whereas depletion of NPC1 or both ORP5 and NPC1 results in luminal accumulation of cholesterol. Moreover, trans-Golgi resident proteins mislocalize to endosomal compartments upon ORP5 depletion, which depends on a functional NPC1. Our results establish the first link between NPC1 and a cytoplasmic sterol carrier, and suggest that ORP5 may cooperate with NPC1 to mediate the exit of cholesterol from endosomes/lysosomes.

Postsynaptic density 95/discs large/zonus occludens-1 (PDZ) domain-interacting motifs, in addition to their well-established roles in protein scaffolding at the cell surface, are proposed to act as cis-acting determinants directing the molecular sorting of transmembrane cargo from endosomes to the plasma membrane. This hypothesis requires the existence of a specific trans-acting PDZ protein that mediates the proposed sorting operation in the endosome membrane. Here, we show that sorting nexin 27 (SNX27) is required for efficient PDZ-directed recycling of the beta(2)-adrenoreceptor (beta(2)AR) from early endosomes. SNX27 mediates this sorting function when expressed at endogenous levels, and its recycling activity requires both PDZ domain-dependent recognition of the beta(2)AR cytoplasmic tail and Phox homology (PX) domain-dependent association with the endosome membrane. These results identify a discrete role of SNX27 in PDZ-directed recycling of a physiologically important signaling receptor, and extend the concept of cargo-specific molecular sorting in the recycling pathway.

The Hippo pathway effectors YAP and TAZ act as nuclear sensors of mechanical signals in response to extracellular matrix (ECM) cues. However, the identity and nature of regulators in the ECM and the precise pathways relaying mechanoresponsive signals into intracellular sensors remain unclear. Here, we uncover a functional link between the ECM proteoglycan Agrin and the transcriptional co-activator YAP. Importantly, Agrin transduces matrix and cellular rigidity signals that enhance stability and mechanoactivity of YAP through the integrin-focal adhesion- and Lrp4/MuSK receptor-mediated signaling pathways. Agrin antagonizes focal adhesion assembly of the core Hippo components by facilitating ILK-PAK1 signaling and negating the functions of Merlin and LATS1/2. We further show that Agrin promotes oncogenesis through YAP-dependent transcription and is clinically relevant in human liver cancer. We propose that Agrin acts as a mechanotransduction signal in the ECM.