Idiopathic membranous nephropathy is an autoimmune disease. In approximately 70% of patients, it is associated with autoantibodies against the phospholipase A2 receptor 1 (PLA2R1). Antigenic targets in the remaining patients are unknown.

A new class of peptides, mambalgins, is isolated from the African snake the black mamba, which can abolish pain through inhibition of particular subtypes of acid-sensing ion channels expressed either in central or peripheral neurons. This paper reports the isolation of a new class of peptides from the African black mamba snake that can abolish pain through the inhibition of particular subtypes of acid-sensing channel (ASIC) expressed either in central or peripheral neurons. These peptides — called mambalgins — are as effective as morphine when it comes to pain relief but are nontoxic in mice and do not induce tolerance or respiratory distress. Their effect differs from the analgesia associated with previously identified animal peptides that can block ASICs, whose action involves activation of the enkephalin system. Polypeptide toxins have played a central part in understanding physiological and physiopathological functions of ion channels1,2. In the field of pain, they led to important advances in basic research3,4,5,6 and even to clinical applications7,8. Acid-sensing ion channels (ASICs) are generally considered principal players in the pain pathway9, including in humans10. A snake toxin activating peripheral ASICs in nociceptive neurons has been recently shown to evoke pain11. Here we show that a new class of three-finger peptides from another snake, the black mamba, is able to abolish pain through inhibition of ASICs expressed either in central or peripheral neurons. These peptides, which we call mambalgins, are not toxic in mice but show a potent analgesic effect upon central and peripheral injection that can be as strong as morphine. This effect is, however, resistant to naloxone, and mambalgins cause much less tolerance than morphine and no respiratory distress. Pharmacological inhibition by mambalgins combined with the use of knockdown and knockout animals indicates that blockade of heteromeric channels made of ASIC1a and ASIC2a subunits in central neurons and of ASIC1b-containing channels in nociceptors is involved in the analgesic effect of mambalgins. These findings identify new potential therapeutic targets for pain and introduce natural peptides that block them to produce a potent analgesia.

The shorter wavelengths of the visible light spectrum have been recently reported to induce a long-lasting hyperpigmentation but only in melano-competent individuals. Here, we provide evidence showing that OPN3 is the key sensor in melanocytes responsible for hyperpigmentation induced by the shorter wavelengths of visible light. The melanogenesis induced through OPN3 is calcium dependent and further activates CAMKII followed by CREB, extracellular signal-regulated kinase, and p38, leading to the phosphorylation of MITF and ultimately to the increase of the melanogenesis enzymes: tyrosinase and dopachrome tautomerase. Furthermore, blue light induces the formation of a protein complex that we showed to be formed by tyrosinase and dopachrome tautomerase. This multimeric tyrosinase/tyrosinase-related protein complex is mainly formed in dark-skinned melanocytes and induces a sustained tyrosinase activity, thus explaining the long-lasting hyperpigmentation that is observed only in skin type III and higher after blue light irradiation. OPN3 thus functions as the sensor for visible light pigmentation. OPN3 and the multimeric tyrosinase/tyrosinase-related protein complex induced after its activation appear as new potential targets for regulating melanogenesis but also to protect dark skins against blue light in physiological conditions and in pigmentary disorders.

SUMMARY Gene disruption has been drastically facilitated by recent genome editing tools. While the efficiency of gene disruption in cell culture has improved, clone isolation remains routinely performed to obtain fully mutated cells, potentially leading to artifacts due to clonal variances in cellular phenotypes. Here we report GENF, a highly efficient strategy to disrupt genes without isolating clones, which can be multiplexed. We obtained reliable lipidomics datasets from mutant cells generated with GENF, which was impossible when using clones. Through this, we found that an enzyme involved in congenital generalized lipodystrophy regulates glycerophospholipids with specific acyl-chains. We also demonstrate the possibility to dissect complex lipid co-regulatory networks and provide some common mechanisms explaining the adaptations to altered lipid metabolism. GENF is likely to contribute to all experimental setups affected by clonal variability and should be especially useful for -omics approaches.

Abstract Tumor Protein D54 (TPD54) is an abundant cytosolic protein that belongs to the TPD52 family, a family of four proteins (TPD52, 53, 54 and 55) that are overexpressed in several cancer cells. Even though the functions of these proteins remain elusive, recent investigations indicate that TPD54 binds to very small cytosolic vesicles with a diameter of ca. 30 nm, half the size of classical transport vesicles (e.g. COPI and COPII). Here, we investigated the mechanism of intracellular nanovesicle capture by TPD54. Bioinformatical analysis suggests that TPD54 contains a small coiled-coil followed by several amphipathic helices, which could fold upon binding to lipid membranes. One of these helices has the physicochemical features of an Amphipathic Lipid Packing Sensor (ALPS) motif, which, in other proteins, enables membrane binding in a curvature-dependent manner. Limited proteolysis, CD spectroscopy, tryptophan fluorescence and cysteine mutagenesis coupled to covalent binding of a membrane sensitive probe show that binding of TPD54 to small liposomes is accompanied by large structural changes in the amphipathic helix region. TPD54 binding to artificial liposomes is very sensitive to liposome size and to lipid unsaturation but is poorly dependent on lipid charge. Cellular investigations confirmed the key role of the ALPS motif in vesicle targeting. Surprisingly, the vesicles selected by TPD54 poorly overlap with those captured by the golgin GMAP-210, a long vesicle tether at the Golgi apparatus, which displays a dimeric coiled-coil architecture and an N-terminal ALPS motif. We propose that TPD54 recognizes nanovesicles through a combination of ALPS-dependent and -independent mechanisms.

SUMMARY Membrane contact sites (MCSs) between organelles are heterogeneous in shape, composition and dynamics. Despite this diversity, VAP proteins act as receptors for multiple FFAT motif-containing proteins and drive the formation of most MCSs involving the endoplasmic reticulum (ER). Although the VAP‒FFAT interaction is well characterized, no model explains how VAP adapts to its partners in various MCSs. We report here that VAP-A localization to different MCSs depends on its intrinsically disordered regions (IDRs). We show that VAP-A interaction with PTPIP51 and VPS13A at ER‒mitochondria MCS conditions mitochondria fusion by promoting lipid transfer and cardiolipin buildup. VAP-A also enables lipid exchange at ER‒Golgi MCS by interacting with OSBP and CERT. However, removing IDRs from VAP-A restricts its distribution and function to ER‒ mitochondria MCS, at the expense of ER‒Golgi MCS. Our data suggest that IDRs of VAP-A do not modulate its preference towards specific partners, but adjust its geometry to the constraints linked to different MCS organization and lifetime. Thus, VAP-A conformational flexibility mediated by its IDRs ensures membrane tethering plasticity and efficiency.

Abstract Mutations in the coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain containing 10 ( CHCHD10 ) gene have been associated with a large clinical spectrum including myopathy, cardiomyopathy and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Herein, we analyzed the metabolic changes induced by the p.S59L CHCHD10 mutation to identify new therapeutic opportunities. Using metabolomic, lipidomic and proteomic analysis we observed a strong alteration of metabolism in plasma and heart of Chchd10 S59L/+ mice compared to their wild type littermates at pre-symptomatic and symptomatic stages. In plasma, levels of phospholipids were decreased while those of carnitine derivatives and most of amino acids were increased. The cardiac tissue from Chchd10 S59L/+ mice showed a decreased Oxidative Phosphorylation (OXPHOS) and β-oxidation proteins levels as well as tricarboxylic acid cycle (TCA) intermediates and carnitine pathway metabolism. In parallel, lipidomics analysis reveals a drastic change in the lipidome, including triglycerides, cardiolipin and phospholipids. Consistent with this energetic deficiency in cardiac tissue, we show that L-acetylcarnitine supplementation improves the mitochondrial network length in IPS-derived cardiomyocytes from a patient carrying the CHCHD10 S59L/+ mutation. These data indicate that a bioenergetic intermediate such as L-acetylcarnitine may restore mitochondrial function in CHCHD10 -related disease, due to the reduction in energy deficit that could be compensated by carnitine metabolic pathways.

Targeting mitochondrial oxidative phosphorylation (OxPhos) metabolism has revealed a potential weakness for leukemic stem cells (LSCs) that can be exploited for therapeutic purposes. Fatty acids oxidation (FAO) is a crucial OxPhos-fueling catabolic pathway for some AML and for chemotherapy-resistant AML cells. Here, we identified cold sensitivity at 4 degrees Celsius (cold killing challenge: CKC4), as a novel vulnerability that selectively kills FAO-supported OxPhos LSCs in Acute Myeloid Leukemia while sparing normal hematopoietic stem cells (HSCs). Cell death of OxPhos leukemic cells was induced by membrane permeabilization at 4 degrees Celsius while by sharp contrast, leukemic cells relying on glycolysis were resistant. Forcing glycolytic cells into OxPhos metabolism sensitized them to CKC4. We show using lipidomic and proteomic analyzes that OxPhos shapes the composition of the plasma membrane and introduce variation of 22 lipid subfamilies between cold-sensitive and cold-resistant cells. Cold sensitivity is a potential OxPhos biomarker.

Abstract Golgi lipid environment regulates sorting and cargo secretion. However, the mechanisms that spatiotemporally control the lipid composition of the secretory membranes to drive cargo trafficking are poorly understood. Lipid transfer proteins regulate the concentration of specific lipids at membrane contact sites. We hypothesised that by catalysing cholesterol/PI(4)P exchange at ER- trans -Golgi membrane contact sites the lipid transfer protein oxysterol binding protein (OSBP) affects the secretion of a subset of cargoes. Here, we report that OSBP is a major epithelial protein as its inhibition leads to complete loss of apico-basal polarity. By mapping the OSBP proximity proteome with the biotin ligase TurboID, we found that OSBP controls the secretion of multiple membrane associated proteins, including key polarity determinants such as E-cadherin. Mechanistically, we established that OSBP contributes to E-cadherin secretion by supplying cholesterol to post-Golgi membranes. Importantly, when cells downregulate cell-cell junctions upon epithelial-to-mesenchymal transition, they re-wire their lipid homeostasis and downregulate OSBP as well, thus altering the trafficking of the OSBP-dependent secretory cargoes.

Abstract To adapt in an ever-changing environment, cells must integrate physical and chemical signals and translate them into biological meaningful information through complex signaling pathways. By combining lipidomic and proteomic approaches with functional analysis, we have shown that UBTD1 (Ubiquitin domain-containing protein 1) plays a crucial role in both the EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) self-phosphorylation and its lysosomal degradation. On the one hand, by modulating the cellular level of ceramides through ASAH1 (N-Acylsphingosine Amidohydrolase 1) ubiquitination, UBTD1 controls the ligand-independent phosphorylation of EGFR. On the other hand, UBTD1, via the ubiquitination of SQSTM1/p62 (Sequestosome 1) and endolysosome positioning, participates in the lysosomal degradation of EGFR. The coordination of these two ubiquitin-dependent processes contributes to the control of the duration of the EGFR signal. Moreover, we showed that UBTD1 depletion exacerbates EGFR signaling and induces cell proliferation emphasizing a hitherto unknown function of UBTD1 in EGF-driven cell proliferation.