Abstract Cellular stresses trigger autophagy to remove damaged macromolecules and organelles. Lysosomes ‘host’ multiple stress-sensing mechanisms that trigger the coordinated biogenesis of autophagosomes and lysosomes. For example, transcription factor (TF)EB, which regulates autophagy and lysosome biogenesis, is activated following the inhibition of mTOR, a lysosome-localized nutrient sensor. Here we show that reactive oxygen species (ROS) activate TFEB via a lysosomal Ca 2+ -dependent mechanism independent of mTOR. Exogenous oxidants or increasing mitochondrial ROS levels directly and specifically activate lysosomal TRPML1 channels, inducing lysosomal Ca 2+ release. This activation triggers calcineurin-dependent TFEB-nuclear translocation, autophagy induction and lysosome biogenesis. When TRPML1 is genetically inactivated or pharmacologically inhibited, clearance of damaged mitochondria and removal of excess ROS are blocked. Furthermore, TRPML1’s ROS sensitivity is specifically required for lysosome adaptation to mitochondrial damage. Hence, TRPML1 is a ROS sensor localized on the lysosomal membrane that orchestrates an autophagy-dependent negative-feedback programme to mitigate oxidative stress in the cell.

Significance Lysosomes are the cell’s degradation center. To adapt to different environmental conditions, the cell has evolved a set of delicate mechanisms to rapidly change lysosome function, which is referred to as lysosomal adaptation. Notably, lysosomal adaptation is required for cell survival under low nutrient conditions. In this study, we identified TRPML1, a lysosomal Ca 2+ -permeant ion channel, as an essential player required for lysosomal adaptation. The activity of TRPML1 is potently (up to 10-fold) and rapidly increased upon nutrient starvation. Furthermore, pharmacological inhibition or genetic deletion of TRPML1 completely abolished the effects of starvation on boosting the degradation capability of lysosomes.