Abstract POLRMT is the sole RNA polymerase in human mitochondria where it generates primers for mitochondrial DNA (mtDNA) replication and transcribes the mitochondrial genome to express genes encoding essential components of the oxidative phosphorylation (OXPHOS) system. Elevated POLRMT levels are found in several cancers and in mouse models with severe mitochondrial dysfunction. Here, we generated and characterized mice over-expressing Polrmt to investigate the physiological and molecular consequences of elevated POLRMT levels. Increasing POLRMT did not result in any pathological phenotype but instead positively affected exercise capacity under stress conditions. POLRMT overexpression increased in organello transcription initiation, resulting in higher steady-state levels of the promoter-proximal L-strand transcript 7S RNA and higher mtDNA levels. Surprisingly, the abundance of mature mitochondrial RNAs was not affected by the elevated POLRMT levels. Furthermore, ubiquitous simultaneous overexpression of POLRMT and LRPPRC, which stabilizes mitochondrial messenger RNAs, did not increase steady-state levels of mitochondrial transcripts in the mouse. Our data show that POLRMT levels regulate transcription initiation, but additional regulatory steps downstream of transcription initiation and transcript stability limit OXPHOS biogenesis.

Abstract Glucosamine feeding and genetic activation of the hexosamine biosynthetic pathway (HBP) have been linked to improved protein quality control and lifespan extension in various species. Thus, there is considerable interest in the potential health benefits of dietary supplementation with glucosamine or other HBP metabolites in people. The HBP is a sensor for energy availability and its activation has been implicated in tumor progression and diabetes in higher organisms. As the activation of the HBP has been linked to longevity in lower animals, it is imperative to explore the long-term effects of chronic HBP activation in mammals, which has not been examined so far. To address this issue, we activated the HBP in mice both genetically and through metabolite supplementation, and evaluated metabolism, memory, and survival. GlcNAc supplementation in the drinking water had no adverse effect on weight gain in males but increased weight in young female mice. Glucose or insulin tolerance were not affected up to 20 months of age. Of note, we observed improved memory in the Morris water maze in young male mice supplemented with GlcNAc. Survival was not changed by GlcNAc supplementation. To assess the effects of genetic HBP activation we overexpressed the key enzyme GFAT1 as well as a constitutively activated point mutant form in all mouse tissues. We detected elevated UDP-GlcNAc levels in mouse brains, but did not find any effects on behavior, memory, or survival. Together, while dietary GlcNAc supplementation did not extend survival in mice, it positively affected memory and is generally well tolerated.