A selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) is identified that is highly efficacious in vivo, clearing the parasites that cause leishmaniasis, Chagas disease and sleeping sickness from mice, highlighting the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases. Chagas disease, leishmaniasis, and sleeping sickness are caused by the kinetoplastid parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania spp. and Trypanosoma brucei spp., respectively, and affect 20 million people worldwide. This study reports the results of a screen to find new conserved molecular targets and broad spectrum drugs that could be used to treat all three diseases. A selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) was identified as the most effective. It is highly efficacious in vivo, clearing parasites from mice in all three models of infection. GNF6702 is a non-competitive inhibitor, specific for kinetoplastid proteasome, and is well-tolerated in mice. These results highlight the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases. Chagas disease, leishmaniasis and sleeping sickness affect 20 million people worldwide and lead to more than 50,000 deaths annually1. The diseases are caused by infection with the kinetoplastid parasites Trypanosoma cruzi, Leishmania spp. and Trypanosoma brucei spp., respectively. These parasites have similar biology and genomic sequence, suggesting that all three diseases could be cured with drugs that modulate the activity of a conserved parasite target2. However, no such molecular targets or broad spectrum drugs have been identified to date. Here we describe a selective inhibitor of the kinetoplastid proteasome (GNF6702) with unprecedented in vivo efficacy, which cleared parasites from mice in all three models of infection. GNF6702 inhibits the kinetoplastid proteasome through a non-competitive mechanism, does not inhibit the mammalian proteasome or growth of mammalian cells, and is well-tolerated in mice. Our data provide genetic and chemical validation of the parasite proteasome as a promising therapeutic target for treatment of kinetoplastid infections, and underscore the possibility of developing a single class of drugs for these neglected diseases.

SUMMARY Many parasites of significant public health importance assume skin residency without causing overt pathlogy. How immune and stromal cells respond to such “cryptic” infections and how exposure to UVB alters such responses in poorly understood. We combined scRNA-seq, spatial transcriptomics and inferential network analysis to address these questions in a model of cryptic skin infection by Leishmania donovani . In infected C57BL/6 mice, p-selectin and CXCL12 interactions dominate intercellular communication between leucocytes, fibroblast and endothelial cells, but effector T cell function remains muted. Following UVB exposure, increased numbers of IFNγ + CD4 + Th1 cells and NK cells enter the skin, communicating with stromal cells via CCL5-CCR5 and LFA-1-ICAM1/2. However, spatial mapping indicated that Th1 cells and macrophages occupied distinct niches after UVB exposure, likely limiting effector function. Our data provide the first holistic view of the immune landscape during cryptic L. donovani infection and demonstrate how UVB exposure fundamentally reshapes this response. GRAPHICAL ABSTRACT

The kinetochore is a macromolecular structure that assembles on the centromeres of chromosomes and provides the major attachment point for spindle microtubules during mitosis. In Trypanosoma brucei the proteins that make up the kinetochore are highly divergent, with the inner kinetochore comprising at least 20 distinct and essential proteins (KKT1-20) that include four protein kinases, CLK1 (KKT10), CLK2 (KKT19), KKT2 and KKT3. We performed a phenotypic screen of T. brucei bloodstream forms with a Novartis kinase-focused inhibitor library, which identified a number of selective inhibitors with potent pan-kinetoplastid activity. Deconvolution of an amidobenzimidazole series using a selection of 37 T. brucei mutants that over-express known essential protein kinases identified CLK1 as the primary target. Biochemical studies show that the irreversible competitive inhibition of CLK1 is dependent on a Michael acceptor forming an irreversible bond with C215 in the ATP binding pocket, a residue that is not present in human CLK1, thereby providing selectivity. Chemical inhibition of CLK1 impairs inner kinetochore recruitment and compromises cell cycle progression, leading to cell death. We show that KKT2 is a substrate for CLK1 and identify phosphorylation of S508 to be essential for KKT2 function and for kinetochore assembly. We propose that CLK1 is part of a novel signalling cascade that controls kinetochore function via phosphorylation of the inner kinetochore protein kinase KKT2. This work highlights a novel drug target for trypanosomatid parasitic protozoa and a new chemical tool for investigating the function of their divergent kinetochores.

Abstract The identification of tissue-derived homeostatic molecules regulating immune plasticity is essential for understanding the role of macrophages in immune responses to intra-phagosomal pathogens. Developmental endothelial locus-1 (DEL-1) is a functionally versatile homeostatic factor capable of inhibiting the onset of inflammation and promoting inflammation resolution, but its role in the response to intracellular infections has not been previously addressed. Leishmania , causative agents of the neglected tropical disease leishmaniasis, are intra-phagosomal parasites that establish a replicative niche within macrophages. Here, using a well-established murine model of visceral infection with Leishmania donovani , we establish DEL-1 as a novel regulator of immunity to this infection. Parasite burden was significantly higher in B6. Edil3 -/- (Del1-KO) compared to wild type B6 mice, as determined by whole body IVIS imaging, largely as a result of increased liver parasite load. However, lack of DEL-1 enhanced hepatomegaly and enhanced granulomatous inflammation. Conversely, parasite burden and the formation of large granulomas was reduced in mice overexpressing DEL-1 in macrophages but not in endothelial cells. Our findings reveal a hitherto unknown role of DEL-1 in the immune response to L. donovani infection and may represent a novel approach to mitigate immunopathology.

SUMMARY Leishmania parasites undergo differentiation between various proliferating and non-dividing forms to adapt to changing host environments. The mechanisms that link environmental cues with the parasite’s developmental changes remain elusive. Here, we report that Leishmania TORC1 is a key environmental sensor for parasite differentiation in the sand fly-stage promastigotes and for replication of mammalian-stage amastigotes. We show that Leishmania RPTOR1, interacts with TOR1 and LST8. We investigate TORC1 function by conditional deletion of RPTOR1 , where under nutrient rich conditions RPTOR1 depletion results in decreased protein synthesis and growth, G1 cell cycle arrest and premature differentiation from proliferative promastigotes to non-dividing mammalian-infective metacyclic forms. These parasites cannot develop into proliferative amastigotes in the mammalian host, or respond to nutrients to differentiate to proliferative retroleptomonads, which are required for their blood-meal induced amplification in sand flies and enhanced mammalian infectivity. RPTOR1-dependent TORC1 functionality represents a critical mechanism for driving parasite growth and proliferation.