Abstract Eukaryotes must balance the need for gene transcription by RNA polymerase II (Pol II) against the danger of mutations caused by transposable element (TE) proliferation. In plants, these gene expression and TE silencing activities are divided between different RNA polymerases. Specifically, RNA polymerase IV (Pol IV), which evolved from Pol II, transcribes TEs to generate small interfering RNAs (siRNAs) that guide DNA methylation and block TE transcription by Pol II. While the Pol IV complex is recruited to TEs via SNF2-like CLASSY (CLSY) proteins, how Pol IV partners with the CLSYs remains unknown. Here we identified a conserved CYC-YPMF motif that is specific to Pol IV and is positioned on the complex exterior. Furthermore, we found that this motif is essential for the co-purification of all four CLSYs with Pol IV, but that only one CLSY is present in any given Pol IV complex. These findings support a “one CLSY per Pol IV” model where the CYC-YPMF motif acts as a CLSY-docking site. Indeed, mutations in and around this motif phenocopy pol iv null mutants. Together, these findings provide structural and functional insights into a critical protein feature that distinguishes Pol IV from other RNA polymerases, allowing it to promote genome stability by targeting TEs for silencing.

Abstract Synapse dysfunction has been definitively linked to cognitive impairments in the aging brain, and microglial physiology has emerged as a robust regulator of synapse status and cognitive aging outcomes. Hippocampal microglia have recently been shown to regulate synapse function via targeted remodeling of the extracellular matrix (ECM), yet the degree to which microglia-ECM interactions impact synapse function in the healthy aged brain remains virtually unexplored. This study combines high-resolution imaging and ECM-optimized tissue proteomics to examine the impact that microglial physiology has on ECM and synapse status in the basal ganglia of healthy aging mice. Our results demonstrate that deposition of the ubiquitous ECM scaffold hyaluronan increases during aging in the ventral tegmental area (VTA), but not its downstream target, the nucleus accumbens, and that VTA microglial tissue coverage correlates with local hyaluronan deposition. Proteomic mapping of core matrisome proteins showed prominent regional differences in ECM composition across basal ganglia nuclei that were significantly associated with abundance of chemokine receptors and synapse proteins. Finally, manipulation of microglial fractalkine signaling through Cx3Cr1 receptor deletion reversed age-associated ECM accumulation within the VTA and resulted in abnormally elevated synapse numbers in this brain region by middle age. These findings indicate that microglia promote age-related increases in ECM deposition in some, but not all, brain regions that may restrict local excitatory synapse numbers. This microglial function could represent an adaptive response to brain aging that helps to maintain appropriate activity patterns within basal ganglia circuits.

Neurons express different combinations of neurotransmitter receptor (NR) subunits and receive inputs from multiple neuron types expressing different neurotransmitters. Localizing NR subunits to specific synaptic inputs has been challenging. Here we use epitope tagged endogenous NR subunits, expansion light-sheet microscopy, and EM connectomics to molecularly characterize synapses in Drosophila. We show that in directionally selective motion sensitive neurons, different multiple NRs elaborated a highly stereotyped molecular topography with NR localized to specific domains receiving cell-type specific inputs. Developmental studies suggested that NRs or complexes of them with other membrane proteins determines patterns of synaptic inputs. In support of this model, we identify a transmembrane protein associated selectively with a subset of spatially restricted synapses and demonstrate through genetic analysis its requirement for synapse formation. We propose that mechanisms which regulate the precise spatial distribution of NRs provide a molecular cartography specifying the patterns of synaptic connections onto dendrites.

Summary The canonical response to changes in cellular oxygen levels consists of the ubiquitin-dependent degradation of hypoxia-inducible transcription factors (HIFs) in a prolyl hydroxylase (PHD) and von-Hippel Lindau-ElonginB-ElonginC (VHL-ElonginBC) E3 ubiquitin ligase complex-dependent manner. This regulated degradation event is oxygen-dependent and results in activation of a transcriptional program that mediates the cellular adaptation to changes in oxygen tension. Here, we show that a distinct Cullin-RING ligase complex, SKP1-CUL1-FBXL5 (SCF FBXL5 ), physically associates with VHL and promotes its ubiquitin-dependent degradation during hypoxia. The regulation of VHL protein stability by FBXL5 influences HIF1α expression levels and the transcriptional activation of downstream hypoxia-responsive target genes. This work identifies a novel mechanism for VHL regulation which contributes to the HIF1α-mediated cellular response to hypoxia and provides an additional layer of crosstalk between iron and oxygen homeostasis.

Oligodendrocytes form myelin that ensheaths axons and accelerates the speed of action potential propagation. Oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) proliferate and replenish oligodendrocytes. While the myelin-forming role of oligodendrocytes and OPCs is well-established, potential additional roles of these cells are yet to be fully explored. Here, we analyzed the secreted proteome of oligodendrocytes and OPCs in vitro to determine whether these cell types are major sources of secreted proteins in the central nervous system (CNS). Interestingly, we found that both oligodendrocytes and OPCs secret various extracellular matrix proteins. Considering the critical role of neuroinflammation in neurological disorders, we evaluated the responses and potential contributions of oligodendrocytes and OPCs to this process. By characterizing the secreted proteomes of these cells after pro-inflammatory cytokine treatment, we discovered the secretion of immunoregulators such as C2 and B2m. This finding sheds new light on the hitherto underappreciated role of oligodendrocytes and OPCs in actively modulating neuroinflammation. Our study provides a comprehensive and unbiased proteomic dataset of proteins secreted by oligodendrocyte and OPC under both physiological and inflammatory conditions. It revealed the potential of these cells to secrete matrix and signaling molecules, highlighting their multifaceted function beyond their conventional myelin-forming roles.