Local control of localized protein synthesis Localized protein synthesis provides spatiotemporal precision for injury responses and growth decisions at remote positions in nerve axons. Terenzio et al. show that this process is controlled by local translation of preexisting axonal mRNA encoding the master regulator mTOR (see the Perspective by Riccio). mTOR controls both its own synthesis and that of most newly synthesized proteins at axonal injury sites, thereby determining the subsequent survival and growth of the injured neuron. Science , this issue p. 1416 ; see also p. 1331

Abstract Sciatic nerve crush injury triggers sterile inflammation within the distal nerve and axotomized dorsal root ganglia (DRGs). Granulocytes and pro-inflammatory Ly6C high monocytes infiltrate the nerve first, and rapidly give way to Ly6C negative inflammation-resolving macrophages. In axotomized DRGs, few hematogenous leukocytes are detected and resident macrophages acquire a ramified morphology. Single-cell RNA-sequencing of injured sciatic nerve identifies five macrophage subpopulations, repair Schwann cells, and mesenchymal precursor cells. Macrophages at the nerve crush site are molecularly distinct from macrophages associated with Wallerian degeneration. In the injured nerve, macrophages “eat” apoptotic leukocytes, a process called efferocytosis, and thereby promote an anti-inflammatory milieu. Myeloid cells in the injured nerve, but not axotomized DRGs, strongly express receptors for the cytokine GM-CSF. In GM-CSF deficient ( Csf2 -/- ) mice, inflammation resolution is delayed and conditioning-lesion induced regeneration of DRG neuron central axons is abolished. Thus, carefully orchestrated inflammation resolution in the nerve is required for conditioning-lesion induced neurorepair.

Abstract Upon trauma, the adult murine PNS displays a remarkable degree of spontaneous anatomical and functional regeneration. To explore extrinsic mechanisms of neural repair, we carried out single cell analysis of naïve mouse sciatic nerve, peripheral blood mononuclear cells, and crushed sciatic nerves at 1-day, 3-days, and 7-days following injury. During the first week, monocytes and macrophages (Mo/Mac) rapidly accumulate in the injured nerve and undergo extensive metabolic reprogramming. Proinflammatory Mo/Mac in the injured nerve show high glycolytic flux compared to Mo/Mac in blood and dominate the early injury response. They subsequently give way to inflammation resolving Mac, programmed toward oxidative phosphorylation. Nerve crush injury causes partial leakiness of the blood-nerve-barrier, proliferation of endoneurial and perineurial stromal cells, and accumulation of select serum proteins. Micro-dissection of the nerve injury site and distal nerve, followed by single-cell RNA-sequencing, identified distinct immune compartments, triggered by mechanical nerve wounding and Wallerian degeneration, respectively. This finding was independently confirmed with Sarm1 -/- mice, where Wallerian degeneration is greatly delayed. Experiments with chimeric mice showed that wildtype immune cells readily enter the injury site in Sarm1-/- mice, but are sparse in the distal nerve, except for Mo. We used CellChat to explore intercellular communications in the naïve and injured PNS and report on hundreds of ligand-receptor interactions. Our longitudinal analysis represents a new resource for nerve regeneration, reveals location specific immune microenvironments, and reports on large intercellular communication networks. To facilitate mining of scRNAseq datasets, we generated the injured sciatic nerve atlas (iSNAT): https://cdb-rshiny.med.umich.edu/Giger_iSNAT/

Abstract Upon peripheral nervous system (PNS) injury, severed axons undergo rapid SARM1-dependent Wallerian degeneration (WD). In mammals, the role of SARM1 in PNS regeneration, however, is unknown. Here we demonstrate that Sarm1 is not required for axotomy induced activation of neuron-intrinsic growth programs and axonal growth into a nerve crush site. However, in the distal nerve, Sarm1 is necessary for the timely induction of the Schwann cell (SC) repair response, nerve inflammation, myelin clearance, and regeneration of sensory and motor axons. In Sarm1-/- mice, regenerated fibers exhibit reduced axon caliber, defective nerve conduction, and recovery of motor function is delayed. The growth hostile environment of Sarm1-/- distal nerve tissue was demonstrated by grafting of Sarm1-/- nerve into WT recipients. SC lineage tracing in injured WT and Sarm1-/- mice revealed morphological differences. In the Sarm1-/- distal nerve, the appearance of p75 NTR +, c-Jun+ SCs is significantly delayed. Ex vivo , p75 NTR and c-Jun upregulation in Sarm1-/- nerves can be rescued by pharmacological inhibition of ErbB kinase. Together, our studies show that Sarm1 is not necessary for the activation of neuron intrinsic growth programs but in the distal nerve is required for the orchestration of cellular programs that underlie rapid axon extension.

Aberrant endoplasmic reticulum (ER) and inner nuclear membrane (INM) proteins are destroyed through ER-associated degradation (ERAD) and INM-associated degradation (INMAD). We previously showed the Hrd1, Doa10, and Asi ERAD and INMAD ubiquitin ligases (E3s) in