Abstract Systemic infections can yield distinct outcomes in different tissues. In mice, intravenous inoculation of E . coli leads to bacterial replication within liver abscesses while other organs such as the spleen largely clear the pathogen. Abscesses are macroscopic necrotic regions that comprise the vast majority of the bacterial burden in the animal, yet little is known about the processes underlying their formation. Here, we characterize E. coli liver abscesses and identify host determinants of abscess susceptibility. Spatial transcriptomics revealed that liver abscesses are associated with heterogenous immune cell clusters comprised of macrophages, neutrophils, dendritic cells, innate lymphoid cells, and T-cells that surround necrotic regions of the liver. Susceptibility to liver abscesses is heightened in the C57BL/6 lineage, particularly in C57BL/6N females. Backcross analyses demonstrated that abscess susceptibility is a polygenic trait inherited in a sex-dependent manner without direct linkage to sex chromosomes. As early as one day post infection, the magnitude of E. coli replication in the liver distinguishes abscess-susceptible and abscess-resistant strains of mice, suggesting that the immune pathways that regulate abscess formation are induced within hours. We characterized the early hepatic response with single-cell RNA sequencing and found that mice with reduced activation of early inflammatory responses, such as those lacking the LPS receptor TLR4, are resistant to abscess formation. Experiments with barcoded E. coli revealed that TLR4 mediates a tradeoff between abscess formation and bacterial clearance. Together, our findings define hallmarks of E. coli liver abscess formation and suggest that hyperactivation of the hepatic innate immune response drives liver abscess susceptibility. Importance Animal models of disseminating bacterial infections are critical for developing therapeutic interventions. Following systemic dissemination in mice, E. coli undergo dramatic replication within abscesses in the liver but not in other organs. Although liver abscesses are the largest reservoir of bacteria within the animal, the processes that lead to abscess formation are not known. Here, we characterize E. coli liver abscess formation and identify several determinants of abscess susceptibility, including sex, mouse genotype, and innate immune factors. By combining spatial and single-cell transcriptomics with genetic and phenotypic analyses, we delineate critical host pathways that underlie abscess formation. Our findings define several avenues for future studies to unravel how abscess susceptibility determinants interact to modulate clearance of systemic infections and govern tissue-specific bacterial replication.

Abstract Serotonergic circuits in the central nervous system play important roles in regulating mood and behavior, yet the functions of peripheral serotonergic neurons (PSN) are less understood. Here, we engineered mice lacking the serotonin-producing enzyme Tph2 in peripheral neurons but with intact Tph2 in central neurons. We discovered that PSN contribute to gut motility and are important in the control of anxiety-like behavior. These animals also had reduced abundance of serotonin receptor 7 ( Htr7 )-positive dendritic cells (DC) and IgA + B cells in the small intestine and elevated susceptibility to oral Salmonella infection. Mechanistic studies suggest that PSN derived serotonin promotes gut homing/retention and activation of DC through Htr7 , thereby facilitating DC-mediated differentiation of IgA + B cells from IgD + precursors. Bioinformatic analyses of our single-cell RNA-seq data uncovered novel patterns of bidirectional communication between specific subsets of enteric neurons and DC. Our findings underscore the interplay between enteric neurons and innate immune defense. In brief Peripheral serotonergic circuits are hubs for control of specific behaviors, gut motility and innate immune defense. Highlights Peripheral serotonergic circuits control specific aspects of behavior. Peripheral serotonergic neurons regulate gut motility, immunity and host defense. Enteric serotonergic neurons remodel dendritic cell function to facilitate IgA B cell differentiation. Bidirectional communication between enteric neurons and innate immune cells.

Organelle remodeling is critical for cellular homeostasis, but host factors that control organelle function during microbial infection remain largely uncharacterized. Here, a genome-scale CRISPR/Cas9 screen in intestinal epithelial cells with the prototypical intracellular bacterial pathogen Salmonella led us to discover that type I interferon (IFN-I) remodels lysosomes. Even in the absence of infection, IFN-I signaling modified the localization, acidification, protease activity and proteomic profile of lysosomes. Proteomic and genetic analyses revealed that multiple IFN-I-stimulated genes including Ifitm3 , Slc15a3 , and Cnp contribute to lysosome acidification. IFN-I-dependent lysosome acidification stimulated intracellular Salmonella virulence gene expression, leading to rupture of the Salmonella -containing vacuole and host cell death. Moreover, IFN-I signaling promoted in vivo Salmonella pathogenesis in the intestinal epithelium, where Salmonella initiates infection. Our findings explain how an intracellular bacterial pathogen co-opts epithelial IFN-I signaling. We propose that IFN-I control of lysosome function broadly impacts host defense against diverse viral and microbial pathogens.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Modulating the dynamics of protein kinases expands the inhibitory mechanisms for small molecules. NMR measurements of the MAP kinase, ERK2, have shown that activation by dual-phosphorylation induces global motions involving exchange between two states, "L" and "R". We show that ERK inhibitors Vertex-11e and SCH772984 exploit the small energetic difference between L and R to shift the equilibrium in opposing directions, while inhibitor GDC-0994 and ATP analogue AMP-PNP retain L⇌R exchange. An X-ray structure of active 2P-ERK2 complexed with AMP-PNP reveals a shift in the Gly-rich loop along with domain closure to position the nucleotide in a more catalytically productive conformation relative to inactive 0P-ERK2:ATP. X-ray structures of 2P-ERK2 complexed with Vertex-11e or GDC-0994 recapitulate this closure, which is blocked in a complex with a SCH772984 analogue. Thus, the L⇌R shift in 2P-ERK2 is associated with movements needed to form a competent active site. Solution measurements by hydrogen-exchange mass spectrometry (HX-MS) reveal distinct binding modes for Vertex-11e, GDC-0994 and AMP-PNP to active vs inactive ERK2, where the extent of HX protection matches their degree of R-state formation. In addition, Vertex-11e and SCH772984 show opposite effects on HX near the activation loop, suggesting that L⇌R exchange involves coupling between the activation loop and the active site. Consequently, these inhibitors differentially affect MAP kinase phosphatase activity towards 2P-ERK2. We conclude that global motions in ERK2 promote productive nucleotide binding, and couple with the activation loop to allow control of dephosphorylation by conformation-selective inhibitors.