Abstract Absence of Isc1, the yeast homologue of mammalian neutral sphingomyelinase type 2, leads to severe mitochondrial dysfunction. We show that deletion of another type-C phospholipase, the phosphatidylglycerol (PG)-specific Pgc1, rescues this defect. Phosphatidylethanolamine (PE) levels and cytochrome c oxidase activity, reduced in isc1 Δ cells, were restored to wild-type levels in the pgc1 Δ isc1 Δ mutant. Pgc1 substrate, PG, inhibited in vitro activity of Isc1 and phosphatidylserine decarboxylase Psd1, an enzyme crucial for PE biosynthesis. We also identify a mechanism by which the balance between the current demand for PG and its consumption is controlled. We document that the product of PG hydrolysis, diacylglycerol, competes with the substrate of PG-phosphate synthase, Pgs1, and thereby inhibits the biosynthesis of excess PG. This feedback loop does not work in the absence of Pgc1, which catalyzes PG degradation. Finally, Pgc1 activity is partially inhibited by products of Isc1-mediated hydrolysis. The described functional interconnection of the two phospholipases contributes significantly to lipid homeostasis throughout the cellular architecture. Summary The coordinated action of two different type-C phospholipases is documented, which provides a balance between mitochondrial phospholipid biosynthesis and sphingolipid metabolism. The regulatory role of specific lipids, phosphatidylglycerol, diacylglycerol and ceramide in this process is demonstrated.

ABSTRACT Sphingolipids are essential building blocks of eukaryotic membranes and important signalling molecules, tightly regulated in response to environmental and physiological inputs. Mechanism of sphingolipid level perception at the plasma membrane remains unclear. In Saccharomyces cerevisiae , Nce102 protein has been proposed to function as sphingolipid sensor as it changes its plasma membrane distribution in response to sphingolipid biosynthesis inhibition. We show that Nce102 redistributes specifically in regions of increased sphingolipid demand, e.g., membranes of nascent buds. Furthermore, we report that production of Nce102 increases following sphingolipid biosynthesis inhibition and Nce102 is internalized when excess sphingolipid precursors are supplied. This suggests that the total amount of Nce102 in the plasma membrane is a measure of the current need for sphingolipids, whereas its local distribution marks sites of high sphingolipid demand. Physiological role of Nce102 in regulation of sphingolipid synthesis is demonstrated by mass spectrometry analysis showing reduced levels of complex sphingolipids and long-chain bases in nce102 Δ deletion mutant. Nce102 behaves analogously in human fungal pathogen Candida albicans , suggesting a conserved principle of local sphingolipid control across species.

The biosynthesis of yeast phosphatidylglycerol (PG) takes place in the inner mitochondrial membrane. Outside mitochondria, the abundance of PG is low. Here we present evidence that the subcellular distribution of PG is maintained by locally controlled enzymatic activity of the PG-specific phospholipase, Pgc1. We document that the Pgc1 absence leads to spreading of PG over various cellular membranes. Fluorescently labeled Pgc1 protein strongly accumulates at the surface of lipid droplets (LD). We show, however, that LD are not only dispensable for Pgc1-mediated PG degradation, but even host no phospholipase activity of Pgc1. Our in vitro assays document the capability of LD-accumulated Pgc1 to degrade PG upon entry to membranes of the endoplasmic reticulum, mitochondria, and even of artificial phospholipid vesicles. FRAP analysis confirms continuous exchange of GFP-Pgc1 within individual LD in situ, suggesting that a steady-state equilibrium exists between LD and membranes to regulate immediate phospholipase activity of Pgc1. In this model, LD serve as storage place and shelter Pgc1 preventing untimely degradation, while both phospholipase activity and degradation of the enzyme occur in membranes.

Abstract Fluorescence microscopy images of biological samples contain valuable information but require rigorous analysis for accurate and reliable determination of changes in protein localization, fluorescence intensity and morphology of the studied objects. Traditionally, cells for microscopy are immobilized using chemicals, which can introduce stress. Analysis often focuses only on colocalization and involves manual segmentation and measurement, which are time-consuming and can introduce bias. Our new workflow addresses these issues by gently immobilizing cells using a small agarose block on a microscope cover glass. This allows for live cell imaging under conditions close to their natural environment and enables the addition of chemicals during time-lapse experiments. We use Cellpose software for cell segmentation and custom-written Fiji (ImageJ) macros for automated analysis of various cell parameters. The results can be easily processed using the provided R markdown scripts or available graphing software. Our method facilitates unbiased batch analysis of large datasets, improving the efficiency and accuracy of fluorescence microscopy research. The reported sample preparation protocol and Fiji macros were used in our recent publications: Microbiol Spectr (2022), DOI: 10.1128/spectrum.01961-22; Microbiol Spectr (2022), DOI: 10.1128/spectrum.02489-22; J Cell Sci (2023), DOI: 10.1242/jcs.260554. Graphical overview From fluorescence microscopy to numbers and plots – a generalized workflow

ABSTRACT The plasma membrane is critical for the virulence of the human fungal pathogen Candida albicans . In addition to functioning as a protective barrier, the plasma membrane plays dynamic roles in a wide range of functions needed for virulence including nutrient uptake, cell wall synthesis, morphogenesis, resistance to stress, and invasive hyphal growth. Screening a collection of C. albicans mutants identified an understudied gene that is important for invasive hyphal growth, which we have termed CWR1 (Cell Wall Regulatory kinase). A mutant strain lacking CWR1 displayed defects in resisting stressful conditions that exacerbate cell wall defects. The Cwr1 protein shows strong similarity to protein kinases, suggesting it plays a regulatory role in coordinating plasma membrane and cell wall functions. A Cwr1–green fluorescent protein (GFP) fusion protein localized to punctate patches associated with the plasma membrane that partially overlapped Membrane Compartment of Can1 (MCC)/eisosome domains. In contrast to the static MCC/eisosome domains, the Cwr1–GFP patches were very dynamic. Truncation mutants lacking C-terminal sequences distal to the protein kinase domain failed to show detectable localization at the plasma membrane. Surprisingly, these mutant strains did not show the defects of a cwr1Δ mutant, suggesting that localization to punctate patches associated with the plasma membrane is not essential for Cwr1 function. Altogether, these data indicate that Cwr1 contributes to the regulation of plasma membrane functions that promote proper morphogenesis and resistance to cell wall stress, both of which are important for C. albicans virulence. IMPORTANCE The ability of Candida albicans to grow invasively in the host and resist stress is critical for it to be an effective human pathogen. Identifying the genes that promote these processes is important for developing new strategies to block infection. Therefore, genetic methods were used in this study to identify a novel gene that is needed for invasive growth and stress resistance (Cell Wall Regulatory kinase [ CWR1 ]). Interestingly, the Cwr1 protein localized to punctate patches in the plasma membrane, some of which co-localized with specialized subdomains of the plasma membrane known as eisosomes that are known to promote stress resistance and invasive growth in the host. Thus, these studies identified a novel regulator of traits that are critical for C. albicans pathogenesis.