Abstract Missense mutations in leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) are the most common cause of familial Parkinson’s Disease (PD); however, pathways regulating LRRK2 subcellular localization, function, and turnover are not fully defined. We performed quantitative mass spectrometry-based interactome studies to identify 48 novel LRRK2 interactors, including the microtubule-associated E3 ubiquitin ligase TRIM1 ( Tri partite M otif Family 1). TRIM1 recruits LRRK2 to the microtubule cytoskeleton for ubiquitination and proteasomal degradation by binding LRRK2 911-920 , a nine amino acid segment within a flexible interdomain region (LRRK2 853-981 ), which we designate the “Regulatory Loop” (RL). Phosphorylation of LRRK2 Ser910/Ser935 within LRRK2 RL serves as a molecular switch controlling LRRK2’s association with cytoplasmic 14-3-3 versus microtubule-bound TRIM1. Association with TRIM1 modulates LRRK2’s interaction with Rab29 and prevents upregulation of LRRK2 kinase activity by Rab29 in an E3-ligase-dependent manner. Finally, TRIM1 rescues neurite outgrowth deficits caused by PD-driving mutant LRRK2 G2019S. Our data suggest that TRIM1 is a critical regulator of LRRK2, controlling its degradation, localization, binding partners, kinase activity, and cytotoxicity.

Chlamydia trachomatis (C.t.), the leading cause of bacterial sexually transmitted infections, employs a type III secretion system (T3SS) to translocate two classes of effectors, inclusion membrane proteins and conventional T3SS (cT3SS) effectors, into the host cell to counter host defense mechanisms. Here we employed three assays to directly evaluate secretion during infection, validating secretion for 23 cT3SS effectors. As bioinformatic analyses have been largely unrevealing, we conducted affinity purification-mass spectrometry to identify host targets and gain insights into the functions of these effectors, identifying high confidence interacting partners for 21 cT3SS effectors. We demonstrate that CebN localizes to the nuclear envelope in infected and bystander cells where it interacts with multiple nucleoporins and Rae1, blocking STAT1 nuclear import following IFN-γ stimulation. By building a cT3SS effector-host interactome, we have identified novel pathways that are targeted during bacterial infection and have begun to address how C.t. effectors combat cell autonomous immunity.

Although macrophages are armed with potent anti-bacterial functions, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) replicates inside these innate immune cells. Determinants of macrophage-intrinsic bacterial control, and the Mtb strategies to overcome them are poorly understood. To further study these processes, we used a systematic affinity tag purification mass spectrometry (AP-MS) approach to identify 187 Mtb-human protein-protein interactions (PPIs) involving 34 secreted Mtb proteins. This interaction map revealed two new factors involved in Mtb pathogenesis -- the secreted Mtb protein, LpqN, and its binding partner, the human ubiquitin ligase CBL. We discovered that an lpqN Mtb mutant is attenuated in macrophages, but growth is restored when CBL is removed. Conversely, Cbl-/- macrophages are resistant to viral infection, indicating that CBL regulates cell-intrinsic polarization between anti-bacterial and anti-viral immunity. Collectively, these findings illustrate the utility of this Mtb-human PPI map as a resource for developing a deeper understanding of the intricate interactions between Mtb and its host.

Summary Infection by hepatitis B virus (HBV) increases risk for liver cancer by inducing inflammation, cellular stress and cell death. To elucidate the molecular pathways by which HBV promotes cancer development and progression, we used affinity purification mass spectrometry to comprehensively map a network of 145 physical interactions between HBV and human host proteins in hepatocellular carcinoma (HCC). We find that viral proteins target host factors that are preferentially mutated in non-HBV-associated HCC, implicating cancer pathways whose interaction with HBV plays a role in HCC. Focusing on proteins that directly interact with the HBV oncoprotein X (HBx), we show that HBx remodels the PP2A phosphatase complex, altering its effect on tumor signaling. HBx excludes striatin-family regulatory subunits from PP2A, causing Hippo kinase activation and unmasking a requirement for mTOR complex 2 to maintain expression of the YAP oncoprotein in HCC. Thus, HBV rewires HCC to expose potentially targetable signaling dependencies. Significance Precision medicine has revolutionized cancer treatment but remains elusive for HCC. We used proteomics to define HBV/host interactions and integrated them with HCC mutations. The results implicate modifiers of HCC behavior via remodeling of host complexes and illuminate new biological mechanisms in advanced disease for therapeutic investigation.

Hepatitis B virus (HBV) infections promote liver cancer initiation by inducing inflammation and cellular stress. Despite the primarily indirect effect on oncogenesis, HBV is associated with a recurrent genomic phenotype in HCC, suggesting that it impacts the biology of established HCC. Characterization of the interaction of HBV with host proteins and the mechanistic contributions of HBV to HCC initiation and maintenance could provide insights into HCC biology and uncover therapeutic vulnerabilities. Here, we used affinity purification mass spectrometry to comprehensively map a network of 145 physical interactions between HBV and human proteins in hepatocellular carcinoma (HCC). A subset of the host factors targeted by HBV proteins were preferentially mutated in non-HBV-associated HCC, suggesting that their interaction with HBV influences HCC biology. HBV interacted with proteins involved in mRNA splicing, mitogenic signaling, and DNA repair, with the latter set interacting with the HBV oncoprotein X (HBx). HBx remodeled the PP2A phosphatase complex by excluding striatin regulatory subunits from the PP2A holoenzyme, and the HBx effects on PP2A caused Hippo kinase activation. In parallel, HBx activated mTOR complex 2 (mTORC2), which can prevent YAP degradation. mTORC2-mediated upregulation of YAP was observed in human HCC specimens and mouse HCC models and could be targeted with mTOR kinase inhibitors. Thus, HBV interaction with host proteins rewires HCC signaling rather than directly activating mitogenic pathways, provide an alternative paradigm for the cellular effects of a tumor promoting virus.

Sensory signaling pathways use adaptation to dynamically respond to changes in their environment. Here, we report the mechanism of sensory adaptation in the Pil-Chp mechanosensory system, which the important human pathogen

PTEN is a tumor suppressor that is often inactivated in cancer and possesses both lipid and protein phosphatase activities. We report the metabolic regulator PDHK1 (pyruvate dehydrogenase kinase1) is a synthetic-essential gene in PTEN-deficient cancer and normal cells. The predominant mechanism of PDHK1 regulation and dependency is the PTEN protein phosphatase dephosphorylates NFκB activating protein (NKAP) and limits NFκB activation to suppress expression of PDHK1, a NFκB target gene. Loss of the PTEN protein phosphatase upregulates PDHK1 to drive aerobic glycolysis and induce PDHK1 cellular dependence. PTEN-deficient human tumors harbor increased PDHK1, which is a biomarker of decreased patient survival, establishing clinical relevance. This study uncovers a PTEN-regulated signaling pathway and reveals PDHK1 as a potential target in PTEN-deficient cancers.