SUMMARY Adhesion G protein-coupled receptors (aGPCR) function as metabotropic mechanosensors in the nervous system and other organs. aGPCR are heavily spliced forecasting an extraordinary molecular structural diversity. Many predicted isoforms lack the transmembrane (7TM) signaling subunit, but to what extent these non-GPCR isoforms are produced and what physiological purpose they serve is unknown. Alternative splicing through intron retention of ADGRL/Latrophilin/Cirl mRNA in Drosophila generates transcripts encoding unconventional proteins with an extracellular domain anchored by a single transmembrane helix (Cirl 1TM ). Here, we show that Cirl 1TM transcripts are translated in vivo and that Cirl 1TM binds Cirl 7TM N-terminal fragment-dependently. This interaction enables mechanosensory neurons to distinguish input intensities through Gα o -dependent signaling. Similarly, a direct interaction was found for mammalian GPR126/ADGRG6 isoforms. Together, our findings define intron retention and isoform-specific heteromerization as extraordinary molecular strategies to adjust Cirl -dependent mechanosensation and demonstrate physiological relevance of versatile aGPCR isoform repertoire to tune cellular responsiveness.

Abstract Neuronally orchestrated muscular movement and locomotion are defining faculties of multicellular animals. Due to its numerically simple brain and neuromuscular system and its genetic accessibility, the larva of the fruit fly Drosophila melanogaster is an established model to study these processes at tractable levels of complexity. However, although the faculty of locomotion clearly pertains to the individual animal, present studies of locomotion in larval Drosophila mostly use group assays and measurements aggregated across individual animals. The alternative is to measure animals one at a time, an extravagance for larger-scale analyses. In principle or in practice, this in particular rules out grasping the inter- and intra-individual variability in locomotion and its genetic and neuronal determinants. Here we present the IMBA (Individual Maggot Behaviour Analyser) for tracking and analysing the behaviour of individual larvae within groups. Using a combination of computational modelling and statistical approaches, the IMBA reliably resolves individual identity across collisions. It does not require specific hardware and can therefore be used in non-expert labs. We take advantage of the IMBA first to systematically describe the inter- and intra-individual variability in free, unconstrained locomotion in wild-type animals. We then report the discovery of a novel, complex locomotion phenotype of a mutant lacking an adhesion-type GPCR. The IMBA further allows us to determine, at the level of individual animals, the modulation of locomotion across repeated activations of dopamine neurons. Strikingly, IMBA can also be used to analyse ‘silly walks’, that is patterns of locomotion it was not originally designed to investigate. This is shown for the transient backward locomotion induced by brief optogenetic activation of the brain-descending ‘mooncrawler’ neurons, and the variability in this behaviour. Thus, the IMBA is an easy-to-use toolbox allowing an unprecedentedly rich view of the behaviour and behavioural variability of individual Drosophila larvae, with utility in multiple biomedical research contexts.

The autophagy adaptor WDFY3 is linked to neurodevelopmental delay and altered brain size. Loss-of-function variants are associated with an increased brain size in both humans and mice. We thus, hypothesized that the microcephaly observed in some of the patients may be related to a gain-of-function of the WDFY3 gene product. While the role of WDFY3 loss-of-function has been studied extensively in neurons, little is known about the effects of WDFY3 overexpression in different neural cell types. We utilized a Drosophila melanogaster overexpression model to investigate the effect of the WDFY3 ortholog Bchs (blue cheese) on development, CNS size, and gene expression profiles. Glial and neuronal overexpression of Bchs impaired CNS development, locomotion and autophagy. Glial overexpression of Bchs also altered CNS size significantly. We identified 79 genes that were differentially expressed and overlapped in flies that overexpress Bchs in glial and neuronal cells, respectively. Additionally, upon neuronal Bchs overexpression differentially expressed genes clustered in gene ontology categories associated with autophagy and mitochondria. Our data indicate that WDFY3/Bchs overexpression in both neurons and glial cells results in impaired neural development, which corresponds to symptoms observed in WDFY3-related neurodevelopmental delay.

Information processing by the nervous system depends on the release of neurotransmitter from synaptic vesicles (SVs) at the presynaptic active zone. Molecular components of the cytomatrix at the active zone (CAZ) regulate the final stages of the SV cycle preceding exocytosis and thereby shape the efficacy and plasticity of synaptic transmission. Part of this regulation is reflected by a physical association of SVs with filamentous CAZ structures. However, our understanding of the protein interactions underlying SV tethering by the CAZ is far from complete. The very C-terminal region of Bruchpilot (Brp), a key component of the Drosophila CAZ, participates in SV tethering. Yet so far, no vesicular or cytoplasmic molecules have been reported to engage in an interaction with Brp's C-terminus. Here, we carried out an in vivo screen for molecules that link the Brp C-terminus to SVs. This strategy identified the conserved SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF) attachment protein receptor) regulator Complexin (Cpx) as a vesicular interaction partner of Brp. We show that Brp and Cpx interact genetically and functionally. Interfering with Cpx targeting to SVs mirrored distinctive features of a C-terminal Brp truncation: impaired SV recruitment to the CAZ and enhanced short-term synaptic depression. Extending the study beyond Drosophila synapses, we interrogated active zones of mouse rod bipolar cells. Here, too, we collected evidence for an evolutionarily conserved role of Cpx upstream of SNARE complex assembly where it participates in SV tethering to the CAZ.

Abstract Tumor cells tend to metabolize glucose through aerobic glycolysis instead of oxidative phosphorylation in mitochondria. One of the rate limiting enzymes of glycolysis is 6-phosphofructo-1-kinase, which is allosterically activated by fructose 2,6-bisphosphate which in turn is produced by 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-bisphosphatase (PFK-2/FBPase-2 or PFKFB). Mounting evidence suggests that cancerous tissues overexpress the PFKFB isoenzyme, PFKFB3, being causing enhanced proliferation of cancer cells. Initially, six PFKFB3 splice variants with different C-termini have been documented in humans. More recently, additional splice variants with varying N-termini were discovered the functions of which are to be uncovered. Glioblastoma is one of the deadliest forms of brain tumors. Up to now, the role of PFKFB3 splice variants in the progression and prognosis of glioblastomas is only partially understood. In this study, we first re-categorized the PFKFB3 splice variant repertoire to simplify the denomination. We investigated the impact of increased and decreased levels of PFKFB3-4 (former UBI2K4) and PFKFB3-5 (former variant 5) on the viability and proliferation rate of glioblastoma U87 and HEK-293 cells. The simultaneous knock-down of PFKFB3-4 and PFKFB3-5 led to a decrease in viability and proliferation of U87 and HEK-293 cells as well as a reduction in HEK-293 cell colony formation. Overexpression of PFKFB3-4 but not PFKFB3-5 resulted in increased cell viability and proliferation. This finding contrasts with the common notion that overexpression of PFKFB3 enhances tumor growth, but instead suggests splice variant-specific effects of PFKFB3, apparently with opposing effects on cell behaviour. Strikingly, in line with this result, we found that in human IDH-wildtype glioblastomas, the PFKFB3-4 to PFKFB3-5 ratio was significantly shifted towards PFKFB3-4 when compared to control brain samples. Our findings indicate that the expression level of distinct PFKFB3 splice variants impinges on tumorigenic properties of glioblastomas and that splice pattern may be of important diagnostic value for glioblastoma.