Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain; Instituto de Investigación del Hospital Universitario de La Paz (IdiPAZ), Madrid, Spain; CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Madrid, Spain
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain; Instituto de Investigación del Hospital Universitario de La Paz (IdiPAZ), Madrid, Spain; CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Madrid, Spain
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain; Instituto de Investigación del Hospital Universitario de La Paz (IdiPAZ), Madrid, Spain; CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Madrid, Spain
Department of Cell Biology, Center for Cell Dynamics, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, United States
Abdelhalim Loukil
Department of Pharmacology and Cancer Biology, Duke University School of Medicine, Durham, United States
Belen Sierra-Rodero
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain; Instituto de Investigación del Hospital Universitario de La Paz (IdiPAZ), Madrid, Spain; CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Madrid, Spain
Gonzalo Herranz
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain
Department of Neurosciences, University of the Basque Country, Achucarro Basque Center for Neuroscience-UPV/EHU, Leioa, Spain
Modesto Redrejo-Rodriguez
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina, Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Madrid, Spain; Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (IIBM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-UAM, Madrid, Spain; Instituto de Investigación del Hospital Universitario de La Paz (IdiPAZ), Madrid, Spain; CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Instituto de Salud Carlos III (ISCIII), Madrid, Spain
Primary cilia are sensory membrane protrusions whose dysfunction causes ciliopathies. INPP5E is a ciliary phosphoinositide phosphatase mutated in ciliopathies like Joubert syndrome. INPP5E regulates numerous ciliary functions, but how it accumulates in cilia remains poorly understood. Herein, we show INPP5E ciliary targeting requires its folded catalytic domain and is controlled by four conserved ciliary localization signals (CLSs): LLxPIR motif (CLS1), W383 (CLS2), FDRxLYL motif (CLS3) and CaaX box (CLS4). We answer two long-standing questions in the field. First, partial CLS1-CLS4 redundancy explains why CLS4 is dispensable for ciliary targeting. Second, the essential need for CLS2 clarifies why CLS3-CLS4 are together insufficient for ciliary accumulation. Furthermore, we reveal that some Joubert syndrome mutations perturb INPP5E ciliary targeting, and clarify how each CLS works: (i) CLS4 recruits PDE6D, RPGR and ARL13B, (ii) CLS2-CLS3 regulate association to TULP3, ARL13B, and CEP164, and (iii) CLS1 and CLS4 cooperate in ATG16L1 binding. Altogether, we shed light on the mechanisms of INPP5E ciliary targeting, revealing a complexity without known parallels among ciliary cargoes.