Animals have evolved to maintain homeostasis in a changing external environment by adapting their internal metabolism and feeding behaviour. Metabolism and behaviour are coordinated by neuromodulation; a number of the implicated neuromodulatory systems are homologous between mammals and the vinegar fly, an important neurogenetic model. We investigated whether silencing fly neuromodulatory networks would elicit coordinated changes in feeding, behavioural activity and metabolism. We employed transgenic lines that allowed us to inhibit broad cellular sets of the dopaminergic, serotonergic, octopaminergic, tyraminergic and neuropeptide F systems. The genetically-manipulated animals were assessed for changes in their overt behavioural responses and metabolism by monitoring eleven parameters: activity; climbing ability; individual feeding; group feeding; food discovery; both fed and starved respiration; fed and starved lipid content; and fed/starved body weight. The results from these 55 experiments indicate that individual neuromodulatory system effects on feeding behaviour, motor activity and metabolism are dissociated.

Abstract Widely present in mammalian proteomes, intrinsically disordered regions (IDRs) in proteins play important biological functions by conferring structural flexibility and mediating biomolecular interactions. IDR-containing proteins, including many RNA-binding proteins (RBPs), are prone to misfolding and aggregation and must be constantly monitored. Here we show that the conserved ZSWIM8-type Cullin-RING ubiquitin ligase (CRL ZSWIM8 ) is a master regulator of such proteins during brain development. ZSWIM8 selects its substrates via an IDR-dependent mechanism, and deletion of ZSWIM8 causes aberrant accumulation of numerous RBPs including AGO2 and ELAV1 in neonatal brains. Furthermore, AGO2 ubiquitination by ZSWIM8 is triggered by microRNA binding, leading to target-directed microRNA degradation (TDMD) of MiR7. Dysregulation of MiR7 in the absence of ZSWIM8 results in defects in oligodendrocyte maturation and functions. Together, our findings have demonstrated that, by utilizing variable target-recognition strategies, ZSWIM8 controls the abundance of conformationally flexible RBPs and miRNA metabolism that are essential for brain development. Teaser A conserved ubiquitin ligase controls the quality of disordered proteins to ensure brain development.

Protein degradation in eukaryotic cells is mainly carried out by the 26S proteasome, a macromolecular complex not only present in the cytosol and nucleus but also associated with various membranes. How proteasomes are anchored to the membrane and the biological meaning thereof have been largely unknown in higher organisms. Here we show that N-myristoylation of the Rpt2 subunit is a general mechanism for proteasome-membrane interaction. Loss of this modification in the Rpt2-G2A mutant cells leads to profound changes in the membrane-associated proteome, perturbs the endomembrane system and undermines critical cellular processes such as cell adhesion, endoplasmic reticulum-associated degradation (ERAD) and membrane protein trafficking. Rpt2 G2A/G2A homozygous mutation is embryonic lethal in mice and is sufficient to abolish tumor growth in a nude mice xenograft model. These findings have defined an evolutionarily conserved mechanism for maintaining membrane protein homeostasis and underscored the significance of compartmentalized protein degradation by m yristoyl- a nchored p roteasomes (MAPs) in health and disease.

Abstract Reversible phosphorylation has emerged as an important mechanism for regulating 26S proteasome function in health and disease. Over 100 phospho-tyrosine (pTyr) sites of the human proteasome have been detected, and yet their function and regulation remain poorly understood. Here we show that the 19S subunit Rpt2 is phosphorylated at Tyr439, a strictly conserved residue within the C-terminal HbYX motif of Rpt2 that is essential for 26S proteasome assembly. Unexpectedly, we found that Y439 phosphorylation depends on Rpt2 membrane localization mediated by its N-myristoylation. Multiple receptor tyrosine kinases (RTKs) can trigger Rpt2-Y439 phosphorylation by activating Src, a N-myristoylated tyrosine kinase. Src directly phosphorylates Rpt2-Y439 in vitro and negatively regulates 26S proteasome integrity and activity at cellular membranes, which can be reversed by the membrane-associated isoform of protein tyrosine phosphatase non-receptor type 2 (PTPN2). In H1975 lung cancer cells with activated Src, blocking Rpt2-Y439 phosphorylation by the Y439F mutation conferred partial resistance to the Src inhibitor saracatinib both in vitro and in a mouse xenograft tumor model, and caused significant changes of cellular responses to saracatinib at the proteome level. Our study has defined a novel mechanism involved in the spatial regulation of proteasome function and provided new insights into tyrosine kinase inhibitor-based anti-cancer therapies.

Specificity of CRISPR/Cas9 tools has been a major concern along with the reports of their successful applications. We report unexpected observations of high frequency off-target mutagenesis induced by CRISPR/Cas9 in T1 Arabidopsis mutants although the sgRNA was predicted to have a high specificity score. We also present evidence that the off-target effects were further exacerbated in the T2 progeny. To prevent the off-target effects, we tested and optimized two strategies in Arabidopsis, including introduction of a mCherry cassette for a simple and reliable isolation of Cas9-free mutants and the use of highly specific mutant SpCas9 variants. Optimization of the mCherry vectors and subsequent validation found that fusion of tRNA with the mutant rather than the original sgRNA scaffold significantly improves editing efficiency. We then examined the editing efficiency of eight high-specificity SpCas9 variants in combination with the improved tRNA-sgRNA fusion strategy. Our results suggest that highly specific SpCas9 variants require a higher level of expression than their wild-type counterpart to maintain high editing efficiency. Additionally, we demonstrate that T-DNA can be inserted into the cleavage sites of CRISPR/Cas9 targets with high frequency. Altogether, our results suggest that in plants, continuous attention should be paid to off-target effects induced by CRISPR/Cas9 in current and subsequent generations, and that the tools optimized in this report will be useful in improving genome editing efficiency and specificity in plants and other organisms.