Distinguishing Right from Left In most vertebrates during embryonic development, rotational movement of the cilia within a structure in the embryo, known as the node, generates unidirectional flow required for future left-right asymmetry of the internal organs. The flow may transport a determinant molecule or provide mechanical force. However, it is not clear how the flow is sensed. Yoshiba et al. (p. 226 , published online 13 September; see the Perspective by Norris and Grimes ) show that nodal flow in mouse embryos is sensed by the cilia of perinodal cells located at the edge of the node, in a manner dependent on Pkd2, a Ca 2+ -permeable cation channel that has been implicated in polycystic kidney disease in humans.

ABSTRACT Cardiovascular complications are the most common cause of mortality in patients with autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD). Hypertension is seen in 70% of patients by the age of 30 prior to decline in kidney function. The natriuretic peptides (NPs), atrial natriuretic peptide (ANP) and brain natriuretic peptide (BNP), are released by cardiomyocytes in response to membrane stretch, increasing urinary excretion of sodium and water. Mice heterozygous for Pkd2 have attenuated NP responses and we hypothesized that cardiomyocyte-localized polycystin proteins contribute to production of NPs. Cardiomyocyte-specific knock-out models of polycystin-2 (PC2), one of the causative genes of ADPKD, demonstrate diurnal hypertension. These mice have decreased ANP and BNP expression in the left ventricle. Analysis of the pathways involved in production, maturation, and activity of NPs identified decreased transcription of CgB, PCSK6, and NFAT genes in cPC2-KOs. Engineered heart tissue with human iPSCs driven into cardiomyocytes with CRISPR/Cas9 KO of PKD2 failed to produce ANP. These results suggest that PC2 in cardiomyocytes are involved in NP production and lack of cardiac PC2 predisposes to a hypertensive volume expanded phenotype, which may contribute to the development of hypertension in ADPKD.

Mutations to polycystin-2 (PC2), a non-selective cation permeant transient receptor potential channel, results in polycystic kidney disease (PKD). Despite the disease relevance of PC2, the physiological agonist that activates PC2 has remained elusive. As one of the earliest symptoms in PKD is a urine concentrating deficiency, we hypothesized that shifts in osmolarity experienced by the collecting duct cells would activate PC2 and loss of PC2 would prevent osmosensing. We found that mice with inducible PC2 knocked out (KO) in renal tubules had dilute urine. Hyperosmotic stimuli induced a rise in endoplasmic reticulum (ER)-mediated cytosolic calcium which was absent in PC2 KO mice and PC2 KO cells. A pathologic point mutation that prevents ion flux through PC2 inhibited the calcium rise, pointing to the centrality of PC2 in the osmotic response. To understand how an extracellular stimulus activated ER-localized PC2, we examined microtubule-ER dynamics, and found that the osmotically induced calcium increase was preceded by microtubule destabilization. This was due to a novel interaction between PC2 and the microtubule binding protein MAP4 that tethers the microtubules to the ER. Finally, disruption of the MAP4-PC2 interaction prevented incorporation of the water channel aquaporin 2 following a hyperosmotic challenge, in part explaining the dilute urine. Our results demonstrate that MAP4-dependent microtubule stabilization of ER-resident PC2 is required for PC2 to participate in the osmosensing pathway. Moreover, osmolarity represents a bona fide physiological stimulus for ER-localized PC2 and loss of PC2 in renal epithelial cells impairs osmosensing ability and urine concentrating capacity.

Calcium signaling is a critical process required for cellular mechanisms such as cardiac contractility. The inability of the cell to properly activate or regulate calcium signaling can lead to contractile dysfunction. In isolated cardiomyocytes, calcium signaling has been primarily studied using calcium fluorescent dyes, however these dyes have limited applicability to whole organs. Here, we crossed the Salsa6f mouse which expresses a genetically encoded ratiometric cytosolic calcium indicator with a cardiomyocyte specific inducible cre to temporally-induce expression and studied cytosolic calcium transients in isolated cardiomyocytes and modified Langendorff heart preparations. Isolated cardiomyocytes expressing Salsa6f or Fluo-4AM loaded were compared. We also crossed the Salsa6f mouse with a floxed Polycystin 2 (PC2) mouse to test the feasibility of using the Salsa6f mouse to measure calcium transients in PC2 heterozygous or homozygous knock out mice. Although there are caveats in the applicability of the Salsa6f mouse, there are clear advantages to using the Salsa6f mouse to measure whole heart calcium signals.

ABSTRACT Transient Receptor Potential (TRP) channels participate in ion calcium (Ca 2+ ) influx and intracellular Ca 2+ release. TRP channels have not been studied in Toxoplasma gondii or any other Apicomplexan parasite. We characterized a protein predicted to possess a TRP domain (TgTRPPL-2) and determined its role in Ca 2+ signaling in T. gondii , the causative agent of toxoplasmosis. TgTRPPL-2 localized to the plasma membrane and the endoplasmic reticulum of T. gondii . The ΔTgTRPPL-2 mutant was defective in growth and Ca 2+ influx. Heterologous expression of TgTRPPL-2 in HEK-3KO cells allowed its functional characterization. Patching of ER-nuclear membranes demonstrated that TgTRPPL-2 is a non-selective cation channel that conducts Ca 2+ . Pharmacological blockers of TgTRPPL-2 inhibited Ca 2+ influx and parasite growth. This is the first report of an Apicomplexan channel that conducts Ca 2+ and initiates the Ca 2+ signaling cascade that culminates in the stimulation of motility, invasion and egress. TgTRPPL-2 is a potential target for combating toxoplasmosis.