The vanilloid receptor-1 (TRPV1) plays a key role in the perception of peripheral thermal and inflammatory pain. TRPV1 expression and channel activity are notably up-regulated by proalgesic agents. The transduction pathways involved in TRPV1 sensitization are still elusive. We have used a yeast two-hybrid screen to identify proteins that associate with the N terminus of TRPV1. We report that two vesicular proteins, Snapin and synaptotagmin IX (Syt IX), strongly interact in vitro and in vivo with the TRPV1 N-terminal domain. In primary dorsal root ganglion neurons, TRPV1 co-distributes in vesicles with Syt IX and the vesicular protein synaptobrevin. Neither Snapin nor Syt IX affected channel function, but they notably inhibited protein kinase C (PKC)-induced potentiation of TRPV1 channel activity with a potency that rivaled the blockade evoked by botulinum neurotoxin A, a potent blocker of neuronal exocytosis. Noteworthily, we found that PKC activation induced a rapid delivery of functional TRPV1 channels to the plasma membrane. Botulinum neurotoxin A blocked the TRPV1 membrane translocation induced by PKC that was activated with a phorbol ester or the metabotropic glutamate receptor mGluR5. Therefore, our results indicate that PKC signaling promotes at least in part the SNARE-dependent exocytosis of TRPV1 to the cell surface. Taken together, these findings imply that activity-dependent delivery of channels to the neuronal surface may contribute to the buildup and maintenance of thermal inflammatory hyperalgesia in peripheral nociceptor terminals. The vanilloid receptor-1 (TRPV1) plays a key role in the perception of peripheral thermal and inflammatory pain. TRPV1 expression and channel activity are notably up-regulated by proalgesic agents. The transduction pathways involved in TRPV1 sensitization are still elusive. We have used a yeast two-hybrid screen to identify proteins that associate with the N terminus of TRPV1. We report that two vesicular proteins, Snapin and synaptotagmin IX (Syt IX), strongly interact in vitro and in vivo with the TRPV1 N-terminal domain. In primary dorsal root ganglion neurons, TRPV1 co-distributes in vesicles with Syt IX and the vesicular protein synaptobrevin. Neither Snapin nor Syt IX affected channel function, but they notably inhibited protein kinase C (PKC)-induced potentiation of TRPV1 channel activity with a potency that rivaled the blockade evoked by botulinum neurotoxin A, a potent blocker of neuronal exocytosis. Noteworthily, we found that PKC activation induced a rapid delivery of functional TRPV1 channels to the plasma membrane. Botulinum neurotoxin A blocked the TRPV1 membrane translocation induced by PKC that was activated with a phorbol ester or the metabotropic glutamate receptor mGluR5. Therefore, our results indicate that PKC signaling promotes at least in part the SNARE-dependent exocytosis of TRPV1 to the cell surface. Taken together, these findings imply that activity-dependent delivery of channels to the neuronal surface may contribute to the buildup and maintenance of thermal inflammatory hyperalgesia in peripheral nociceptor terminals.

ABSTRACT The development of the visual system is an intricate and multi-step process involving the precise connection of retinal ganglion cell (RGC) axon terminals with their corresponding neurons in the visual nuclei of the brain. Upon reaching primary image-forming nuclei (IFN), such as the superior colliculus and the lateral geniculate nucleus, RGC axons undergo extensive arborization that refines over the first few postnatal weeks. The molecular mechanisms driving this activity-dependent remodeling process, which is influenced by spontaneous activity in the developing retina, are still not well understood. In this study, by manipulating the activity of RGCs in mice and analyzing their transcriptomic profiles before eye opening, we have identified gene programs involved in activity-dependent refinement. Furthermore, while RGC axons also target non-image forming nuclei (NIFN), the impact of spontaneous retinal activity on the development of these accessory nuclei, has not yet been elucidated. The analysis of visual terminals from mice with altered retinal activity revealed that spontaneous retinal waves occurring prior to visual experience also play a role in shaping the connectivity of the non-image forming circuit. Overall, these findings contribute to a deeper understanding of the mechanisms governing activity-dependent axon refinement during the establishment of the visual circuit.

Abstract The BAF chromatin remodeler regulates lineage commitment including cranial neural crest cell (CNCC) specification. Variants in BAF subunits cause Coffin-Siris Syndrome (CSS), a congenital disorder characterized by coarse craniofacial features and intellectual disability. Approximately 50% of CSS patients carry variants in one of the mutually exclusive BAF subunits, ARID1A/ARID1B . While Arid1a deletion in mouse neural crest causes severe craniofacial phenotypes, little is known about the role of ARID1A in CNCC specification. Using CSS patient-derived ARID1A +/- iPSCs to model CNCC specification, we discovered ARID1A -haploinsufficiency impairs epithelial to mesenchymal transition (EMT), a process necessary for CNCC delamination and migration from the neural tube. Furthermore, wild-type ARID1A-BAF regulates enhancers associated with EMT genes. ARID1A-BAF binding at these enhancers is impaired in heterozygotes while binding at promoters is unaffected. At the sequence level, these EMT enhancers contain binding motifs for ZIC2, and ZIC2 binding at these sites is ARID1A-dependent. When excluded from EMT enhancers, ZIC2 relocates to neuronal enhancers, triggering aberrant neuronal gene activation. In mice, deletion of Zic2 impairs NCC delamination, while ZIC2 overexpression in chick embryos at pre-migratory neural crest stages elicits ectopic delamination from the neural tube. These findings reveal a novel ARID1A-ZIC2 axis essential for EMT and CNCC delamination.

Wnt signaling is involved in axon pathfinding during brain wiring but it is unknown how Wnt ligands promote attraction or repulsion. In addition, the participation of the canonical (βcatenin-dependent transcription) versus non-canonical (βcatenin-independent) Wnt pathways in this process remains controversial. Here we show that Wnt5a is expressed at the optic chiasm midline and promotes axon crossing by triggering an alternative Wnt pathway that depends on polarized accumulation of βcatenin at the axon terminal but does not activate the canonical pathway. Remarkably, this alternative pathway is silenced by the transcription factor Zic2 in the small subset of ipsilaterally projecting neurons. Zic2 directly regulates genes related to Wnt and Eph signaling that lead to global accumulation of βcatenin but triggers its asymmetric phosphorylation to facilitate the steering of the growth cone. This alternative Wnt pathway found in contralateral axons and its Zic2-mediated abrogation in ipsilateral neurons is likely operating in many other contexts requiring a two-way response to Wnt ligands.

Actin cytoskeleton dynamics is crucial for neurogenesis and neuronal function. Precise quantitative and qualitative regulation of actin polymerization is achieved by multiple actin-binding proteins, among which formins are particularly versatile. Here, we investigate how neuronal-specific splicing expands formin's functional diversity in the brain. We uncovered a highly conserved microexon in DAAM1, whose inclusion extends the linker region of the FH2 domain, and leads to remarkable changes in actin polymerization rates and structure. Microexon deletion causes neuritogenesis defects and increased calcium influx in in vitro differentiated neurons, and mice carrying this deletion exhibit deficient memory formation. These memory defects were associated with higher activity of DAAM1's interactor RhoA, increased ARC protein levels, postsynaptic deficiencies, fewer dendritic spines and impaired long-term potentiation. In summary, precise post-transcriptional regulation of DAAM1's FH2 domain is a novel mechanism for modulating actin dynamics in neurons, and is essential for proper brain function.