Abstract Disruption of macroautophagy/autophagy has emerged as a common feature in many neurodegenerative diseases. Autophagy is a membrane-dependent pathway that requires many key regulators to quickly localize on and off membranes during induction promoting membrane fusion. Previously, our bioinformatic approaches have shown that autophagy and Huntington disease (HD) are enriched in S-acylated proteins. S-acylation involves the reversible addition of long chain fatty acids to promote membrane binding. Herein, we show that inhibition of S-acylation regulates the abundance of several key regulators of autophagy and leads to a partial block of autophagic flux. We show that the autophagy receptor SQSTM1/p62 (sequestosome 1) is S-acylated and directed to the lysosome. Importantly, we see that SQSTM1 S-acylation is significantly reduced in HD patient and mouse model brains, thus providing a novel mechanism for the generation of empty autophagosomes previously seen in HD models and patient cells.

Osteoarthritis (OA), long considered a primary disorder of articular cartilage, is commonly associated with subchondral bone sclerosis. However, the cellular mechanisms responsible for changes to subchondral bone in OA, and the extent to which these changes are drivers of or a secondary reaction to cartilage degeneration, remain unclear. In knee joints from human patients with end-stage OA, we found evidence of profound defects in osteocyte function. Suppression of osteocyte perilacunar/canalicular remodeling (PLR) was most severe in OA subchondral bone, with lower protease expression, diminished canalicular networks, and disorganized and hypermineralized extracellular matrix. To determine if PLR suppression plays a causal role in OA, we ablated the PLR enzyme MMP13 in osteocytes, while leaving chondrocytic MMP13 intact. Not only did osteocytic MMP13 deficiency suppress PLR in cortical and subchondral bone, but it also compromised cartilage. Even in the absence of injury, this osteocyte-intrinsic PLR defect was sufficient to reduce cartilage proteoglycan content and increase the incidence of cartilage lesions, consistent with early OA. Thus, in humans and mice, osteocyte PLR is a critical regulator of cartilage homeostasis. Together, these findings implicate osteocytes in bone-cartilage crosstalk in the joint and identify the causal role of suppressed perilacunar/canalicular remodeling in osteoarthritis.

Multisystem proteinopathy (MSP) is a rare, dominantly inherited disorder that includes a cluster of diseases, including frontotemporal dementia, inclusion body myopathy, and Paget's disease of bone. MSP is caused by mutations in the gene encoding valosin-containing protein (VCP). Patients with the same mutation, even within the same family, can present with a different combination of any or all of the above diseases, along with amyotrophic lateral sclerosis (ALS). The pleiotropic effects may be linked to the greater than 50 VCP co-factors that direct VCP's many roles in the cell. Small VCP-interacting protein (SVIP) is a small protein that directs VCP to autophagosomes and lysosomes. We found that SVIP directs VCP localization to lysosomes in an acylation-dependent manner. We demonstrate that SVIP is myristoylated at Glycine 2 and palmitoylated at Cysteines 4 and 7. Acylation of SVIP is required to mediate cell death in the presence of the MSP-associated VCP variant (R155H-VCP), whereas blocking SVIP myristoylation prevents cytotoxicity. Therefore, SVIP acylation may present a novel target in MSP.