Pathogens and cellular danger signals activate sensors such as RIG-I and NLRP3 to produce robust immune and inflammatory responses through respective adaptor proteins MAVS and ASC, which harbor essential N-terminal CARD and PYRIN domains, respectively. Here, we show that CARD and PYRIN function as bona fide prions in yeast and that their prion forms are inducible by their respective upstream activators. Likewise, a yeast prion domain can functionally replace CARD and PYRIN in mammalian cell signaling. Mutations in MAVS and ASC that disrupt their prion activities in yeast also abrogate their ability to signal in mammalian cells. Furthermore, fibers of recombinant PYRIN can convert ASC into functional polymers capable of activating caspase-1. Remarkably, a conserved fungal NOD-like receptor and prion pair can functionally reconstitute signaling of NLRP3 and ASC PYRINs in mammalian cells. These results indicate that prion-like polymerization is a conserved signal transduction mechanism in innate immunity and inflammation.

ABSTRACT Regulated secretion serves responses to specific stimuli in eukaryotes. An anion conductance was found essential for maturation and acidification of secretory granules four decades ago, but its genetic identity was unknown. We now demonstrate that chromogranin B (CHGB), an obligate granule protein, constitutes the long-sought anion channel. High-pressure freezing immuno-electron microscopy and biochemical assays showed native CHGB in close proximity to secretory granule membranes, and its membrane-bound and soluble forms both reconstituted Cl - channels. Release of secretory granules delivered CHGB clusters to plasma membranes, which dominate whole-cell anion conductance. Intragranular pH measurements and cargo maturation assays found that CHGB channels supported proinsulin - insulin conversion and dopamine-loading in neuroendocrine cells. β-cells from Chgb -/- mice exhibited significant granule deacidification, accounting for hyperproinsulinemia, altered glucose-tolerance response and lower dopamine concentration in chromaffin granules in these animals. Membrane insertion of well-conserved CHGB is thus indispensable for granule maturation in exocrine, endocrine and neuronal cells. Highlights Native CHGB is amphipathic and distributes in the lumen and membranes of secretory granules with contrastingly different destinies and functions. Native CHGB, once delivered to cell surface via granule exocytosis, dominates anion conductance in plasma membranes. CHGB channels facilitate granule acidification and cargo maturation in cultured and primary neuroendocrine cells. CHGB channels from bovine, rat and mouse cells all serve the long-missing, intra-organellar anion shunt pathway in the secretory granules for regulated secretion.

Over the past 25 years, neuroimaging has become a ubiquitous tool in basic research and clinical studies of the human brain. However, there are no reference standards against which to anchor measures of individual differences in brain morphology, in contrast to growth charts for traits such as height and weight. Here, we built an interactive online resource (www.brainchart.io) to quantify individual differences in brain structure from any current or future magnetic resonance imaging (MRI) study, against models of expected age-related trends. With the goal of basing these on the largest and most inclusive dataset, we aggregated MRI data spanning 115 days post-conception through 100 postnatal years, totaling 122,123 scans from 100,071 individuals in over 100 studies across 6 continents. When quantified as centile scores relative to the reference models, individual differences show high validity with non-MRI brain growth estimates and high stability across longitudinal assessment. Centile scores helped identify previously unreported brain developmental milestones and demonstrated increased genetic heritability compared to non-centiled MRI phenotypes. Crucially for the study of brain disorders, centile scores provide a standardised and interpretable measure of deviation that reveals new patterns of neuroanatomical differences across neurological and psychiatric disorders emerging during development and ageing. In sum, brain charts for the human lifespan are an essential first step towards robust, standardised quantification of individual variation and for characterizing deviation from age-related trends. Our global collaborative study provides such an anchorpoint for basic neuroimaging research and will facilitate implementation of research-based standards in clinical studies.

Human telomerase functions in maintaining genome stability by adding telomeric repeats to the termini of linear chromosomes. Past studies have revealed profound insights into telomerase functions. However, low abundance of functional telomerase and difficulty in quantifying its activity leave partially characterized its thermodynamic and kinetic properties. Using a newly developed method to count individual extension products, we demonstrate that human telomerase holoenzymes contain fast- and slow-acting catalytic sites. Surprisingly, both active sites become inactive after two consecutive rounds of catalysis. The fast active sites turn off ~40-fold quicker than the slow ones and exhibit higher affinity to substrates. In dimeric enzymes, the two sites work in tandem with the faster site functioning before the slower one. In monomeric enzymes, the active sites also perform single-run catalysis. Interestingly, the inactive enzymes can be reactivated by intracellular telomerase-activating factors (iTAFs) available in multiple cell types. Together, the single-run catalysis and the iTAF-triggered reactivation serve as a novel control circuit to ensure that the telomerase holoenzymes are dynamically controlled to match their number of active sites with the number of telomeres they extend. Such exquisite kinetic control of telomerase activity is expected to play important roles in cell division and ageing.

All endocrine cells need an anion conductance for maturation of secretory granules. Identity of this family of anion channels has been elusive for forty years. We now show that a family of granule proteins, CHGB, serves the long-sought conductance. CHGB interacts with membranes through two amphipathic helices, and forms a chloride channel with a large conductance and high anion selectivity. Fast kinetics and high cooperativity suggest that CHGB tetramerizes to form a functional channel. Nonconducting mutants separate CHGB channel function in granule maturation from its role in granule biogenesis. In neuroendocrine cells, CHGB channel and a H+-ATPase drive normal insulin maturation inside or catecholamine loading into secretory granules. Tight membrane-association of CHGB after exocytotic release of secretory granules separates its intracellular functions from the extracellular functions accomplished by its proteolytic peptides. CHGB-null mice show impairment of granule acidification in pancreatic beta-cells due to lack of anion conductance. These findings together support that the phylogenetically conserved CHGB proteins constitute a fifth family of chloride channels that function in various endocrine cells.