Abstract Inter-organellar communication is critical for cellular metabolic homeostasis. One of the most abundant inter-organellar interactions are those at the endoplasmic reticulum and mitochondria contact sites (ERMCS). However, a detailed understanding of the mechanisms governing ERMCS regulation and their roles in cellular metabolism are limited by a lack of tools that permit temporal induction and reversal. Through unbiased screening approaches, we identified fedratinib, an FDA-approved drug, that dramatically increases ERMCS abundance by inhibiting the epigenetic modifier BRD4. Fedratinib rapidly and reversibly modulates mitochondrial and ER morphology and alters metabolic homeostasis. Moreover, ERMCS modulation depends on mitochondria electron transport chain complex III function. Comparison of fedratinib activity to other reported inducers of ERMCS revealed common mechanisms of induction and function, providing clarity and union to a growing body of experimental observations. In total, our results uncovered a novel epigenetic signaling pathway and an endogenous metabolic regulator that connects ERMCS and cellular metabolism.

Abstract Dengue Virus (DENV) causes dengue fever, a pandemic-potential disease with currently no FDA-approved antivirals. Additionally, the available vaccine for DENV can increase the risk of severe dengue fever for those who have never had a DENV infection due to antibody-dependent enhancements. Thus, there is an urgent need to identify dengue virus antivirals. Antivirals that target NS4B, the replication compartment forming protein of DENV and the flavivirus family, are a promising new drug class that minimize cytotoxic effects to host cells. Drug-repurposing and high-content screening were leveraged to efficiently identify antivirals likely to inhibit NS4B. Using high-content screening, we quantified the morphological patterns of NS4B and envelope (E) protein expression versus time and developed a viral pseudotime model that was able to predict the infection progression to enable drug screening. We then developed a single cell infection classifier for antiviral efficacy and performed high-throughput drug screening of 960 compounds. We identified four concentration-dependent inhibitors of DENV with nanomolar potencies including: Nexium, Pralatrexate, GW4064, and LY411575. LY411575, a gamma secretase inhibitor, exhibited an IC 50 of 72nM and reduced percent infection to levels indistinguishable from the mock infection control.

Abstract Fungal pathogens like Candida albicans can cause devastating human disease. Treatment of candidemia is complicated by the high rate of resistance to common antifungal therapies. Additionally, there is host toxicity associated with many antifungal compounds due to the conservation between essential mammalian and fungal proteins. An attractive new approach for antimicrobial development is to target virulence factors: non-essential processes that are required for the organism to cause disease in human hosts. This approach expands the potential target space while reducing the selective pressure towards resistance, as these targets are not essential for viability. In C. albicans, a key virulence factor is the ability to transition to hyphal morphology. We developed a high-throughput image analysis pipeline to distinguish between yeast and filamentous growth in C. albicans at the single cell level. Based on this phenotypic assay, we screened the FDA drug repurposing library of 2,017 compounds for their ability to inhibit filamentation and identified 33 compounds that block the hyphal transition in C. albicans with IC 50 values ranging from 0.2 to 150 µM. Multiple compounds showed a phenyl vinyl sulfone chemotype, prompting further analysis. Of these phenyl vinyl sulfones, NSC 697923 displayed the most efficacy, and by selecting for resistant mutants, we identified eIF3 as the target of NSC 697923 in C. albicans .