Toll-like receptors (TLRs) and members of the proinflammatory interleukin 1 receptor (IL-1R) family are dependent on the presence of MyD88 for efficient signal transduction. The bipartite nature of MyD88 (N-terminal death domain [DD] and COOH-terminal Toll/IL-1 receptor [TIR] domain) allows it to link the TIR domain of IL-1R/TLR with the DD of the Ser/Thr kinase termed IL-1R–associated kinase (IRAK)-1. This triggers IRAK-1 phosphorylation and in turn the activation of multiple signaling cascades such as activation of the transcription factor nuclear factor (NF)-κB. In contrast, expression of MyD88 short (MyD88s), an alternatively spliced form of MyD88 that lacks only the short intermediate domain separating the DD and TIR domains, leads to a shutdown of IL-1/lipopolysaccharide-induced NF-κB activation. Here, we provide the molecular explanation for this difference. MyD88 but not MyD88s strongly interacts with IRAK-4, a newly identified kinase essential for IL-1R/TLR signaling. In the presence of MyD88s, IRAK-1 is not phosphorylated and neither activates NF-κB nor is ubiquitinated. Thus, MyD88s acts as a negative regulator of IL-1R/TLR/MyD88-triggered signals, leading to a transcriptionally controlled negative regulation of innate immune responses.

ABSTRACT Cellular stress evoked by immunogenic anticancer treatments engaging the unfolded protein response (UPR) can elicit inflammation with conflicting therapeutic outcomes. To define cell-autonomous mechanisms coupling the UPR to molecular mediators of inflammation, we profiled the transcriptome of cancer cells responding to immunogenic or weakly immunogenic-treatments. Bioinformatics-driven pathway analysis indicated that immunogenic treatments instigated NF-κB/AP-1-inflammatory pathways, which were abolished by the IRE1α-kinase inhibitor KIRA6. Cell-free fractions of chemotherapy and KIRA6 co-treated cancer cells were deprived of pro-inflammatory/chemoattractant factors and failed to mobilize innate immune cells. Strikingly, these potent KIRA6 anti-inflammatory effects were found to be independent of IRE1α. Generation of a KIRA6-clickable photoaffinity probe, mass spectrometry and co-immunoprecipitation analysis identified cytosolic HSP60 as a KIRA6 off-target in the NF-κB pathway. In sum, our study unravels that inflammation evoked by immunogenic treatments is curtailed by KIRA6 independently of IRE1α and further suggests great caution in interpreting the anti-inflammatory action of IRE1α chemical inhibitors.

Abstract As secretory cells specialized in the production of mucins, intestinal goblet cells are challenged by the need for efficient protein folding. Goblet cells express Inositol-Requiring Enzyme 1β (IRE1β), a unique unfolded protein response (UPR) sensor that is part of an adaptive mechanism that regulates the demands of mucin production and secretion. However, how IRE1β activity is tuned to mucus folding load remains unknown. We identified the disulfide isomerase and mucin chaperone AGR2 as a goblet cell specific protein that crucially regulates IRE1β-, but not IRE1α-mediated signaling. AGR2 binding to IRE1β disrupts IRE1β dimerization, thereby blocking its downstream endonuclease activity. Depletion of endogenous AGR2 from goblet cells induces spontaneous IRE1β activation, suggesting that alterations in AGR2 availability in the endoplasmic reticulum sets the threshold for IRE1β activation. We found that AGR2 mutants lacking their catalytic cysteine or displaying the disease-associated mutation H117Y were no longer able to dampen IRE1β activity. Collectively, these results demonstrate that AGR2 is a central chaperone regulating the goblet cell UPR by acting as a rheostat of IRE1β endonuclease activity.

Recent advances in RNA sequencing enable the generation of genome-wide expression data at the single-cell level, opening up new avenues for transcriptomics and systems biology. A new application of single-cell whole-transcriptomics is the unbiased ordering of cells according to their progression along a dynamic process of interest. We introduce SCORPIUS, a method which can effectively reconstruct an ordering of individual cells without any prior information about the dynamic process. Comprehensive evaluation using ten scRNA-seq datasets shows that SCORPIUS consistently outperforms state-of-the-art techniques. We used SCORPIUS to generate novel hypotheses regarding dendritic cell development, which were subsequently validated in vivo. This work enables data-driven investigation and characterization of dynamic processes and lays the foundation for objective benchmarking of future trajectory inference methods.

ABSTRACT The IRE1/XBPls axis of the unfolded protein response (UPR) plays divergent roles in dendritic cell (DC) biology in steady state versus tumor contexts. Whereas tumor associated DCs show dysfunctional IRE1/XBP1s activation that curtails their function, the homeostasis of conventional type 1 DCs (cDC1) in tissues requires intact IRE1 RNase activity. Considering that cDC1s are key orchestrators of antitumor immunity, it is relevant to understand the functional versus dysfunctional roles of IRE1/XBP1s in tumor DC subtypes. Here, we show that cDC1s constitutively activate IRE1 RNase within subcutaneous B16 melanoma and MC38 adenocarcinoma tumor models. Mice lacking XBP1s in DCs display increased melanoma tumor growth, reduced T cell effector responses and accumulation of terminal exhausted CD8 + T cells. Transcriptomic studies revealed that XBP1 deficiency in tumor cDCls decreased expression of mRNAs encoding XBPls and regulated IRE1 dependent decay (RIDD) targets. Finally, we find that the dysregulated melanoma growth and impaired T cell immunity noticed in XBP1 deficient mice are attributed to RIDD induction in DCs. This work indicates that IREl RNase activity in melanoma/MC38-associated DCs fine tunes aspects of antitumor immunity independently of XBP1s, revealing a differential role for the UPR axis that depends on the DC subtype and cancer model.

ABSTRACT Agonistic αCD40 therapy has shown to inhibit cancer progression, but only in a fraction of patients. Hence, understanding the cancer cell-intrinsic and microenvironmental determinants of αCD40 therapy response is crucial to identify responsive patient populations and design efficient combination treatments. Here, we showed that the therapeutic efficacy of αCD40 in responder melanoma tumours, relied on pre-existing cDC1-primed CD8 + T cells, however cDC1s were dispensable after αCD40 administration. Surprisingly, in response to αCD40 the abundance of activated cDCs, potentially derived from cDC2s increased, thereby further activating antitumour CD8 + T cells. Hence, distinct cDC subsets are required to induce αCD40 responses. By contrast, lung tumours, characterised by a high abundance of macrophages, were resistant to αCD40 therapy. Combining αCD40 therapy with macrophage depletion led to tumour growth inhibition only in the presence of strong neoantigens. Accordingly, treatment with immunogenic cell-death inducing chemotherapy sensitised non-immunogenic tumours to αCD40 therapy.

IRE1β is an ER stress sensor uniquely expressed in epithelial cells lining mucosal surfaces. Here, we show that intestinal epithelial cells expressing IRE1β have an attenuated response to ER stress. IRE1β assembles with and blocks activation of the closely related and most evolutionarily ancient stress-sensor IRE1α to suppress stress-induced xbp1 splicing, a key mediator of the unfolded protein response. In comparison, IRE1β has weak xbp1 splicing activity, largely explained by a non-conserved amino acid in the kinase domain that impairs its phosphorylation and restricts oligomerization. This enables IRE1β to act as a dominant negative suppressor of IRE1α. The inhibitory effect is amplified in cells by disrupting an XBP1-dependent feedback loop regulating stress-induced expression of IRE1α. Thus IRE1β functions to negatively regulate IRE1α signaling, perhaps enabling intestinal epithelial cells to manage the response to chronic stress stimuli at the host-environment interface.

Abstract Thymic atrophy occurs following type 1 inflammatory conditions like viral infection and sepsis, resulting in cell death and disruption of T-cell development. However, it remains undetermined whether the thymus actively contributes to the immune response. Thus, we cultured neonatal thymus ex vivo with the type 1 cytokines IL-12 plus IL-18, resulting in a rapid shift from steady-state T-cell development to the production, expansion, and thymic exit of CXCR6 + CD62L - type 1 innate lymphoid cells (ILC1s). Single-cell RNA-sequencing and functional assays identified these cells as embryonic-wave-derived KLRG1 + ILC1s that mainly differentiated from immature neonatal thymic ILC1s. Confocal 3D imaging confirmed neonatal thymic ILC1 expansion during MCMV infection. Furthermore, thymic grafts revealed in vivo thymic ILC1 egress and type 1 inflammation-induced homing of thymus-derived KLRG1 + ILC1s to the liver and peritoneal cavity. Altogether, our data reveal a novel thymic function where type 1 immunity enables the production and peripheral homing of thymic-derived ILC1s.

SUMMARY The ER is a complex network of sheets and tubules that is continuously being remodeled. The relevance of this membrane dynamics is underscored by the fact that mutations in Atlastins (ATL), the ER fusion proteins in mammals, cause neurodegeneration. How defects in this process disrupt neuronal homeostasis is largely unknown. Here we show by EM volume reconstruction of transfected cells, neurons and patient fibroblasts that the HSAN-causing ATL3 mutants promote aberrant ER tethering hallmarked by bundles of laterally attached ER tubules. In vitro , these mutants cause excessive liposome tethering, recapitulating the results in cells. Moreover, ATL3 variants retain their dimerization-dependent GTPase activity, but are unable to promote membrane fusion, suggesting a defect on an intermediate step of the ATL3 functional cycle. Our data therefore show that the effects of ATL3 mutations on ER network organization stretch beyond a loss of fusion, shedding a new light on neuropathies caused by atlastin defects.