ABSTRACT Host resistance to Mycobacterium tuberculos is infection requires the activities of multiple leukocyte subsets, yet the roles of the different innate effector cells during tuberculosis are incompletely understood. Here we uncover an unexpected association between eosinophils and Mtb infection. In humans, eosinophils are decreased in the blood but enriched in resected human tuberculosis lung lesions and autopsy granulomas. Influx of eosinophils is also evident in infected zebrafish, mice, and nonhuman primate granulomas, where they are functionally activated and degranulate. Importantly, employing complementary genetic models of eosinophil deficiency, we demonstrate that, in mice, eosinophils are required for optimal pulmonary bacterial control and host survival after Mtb infection. Collectively, our findings uncover an unexpected recruitment of eosinophils to the infected lung tissue and a protective role for these cells in the control of Mtb infection in mice.

Eosinophils control many aspects of the vertebrate innate immune response. They contribute to homeostasis, inflammatory conditions and defense against pathogens, yet, their function in disease often remains enigmatic. The zebrafish has emerged as a useful model organism for human diseases but tools to study eosinophils in this model are severely limited. Here, we characterize a new and highly specific marker for eosinophils in zebrafish and report a new transgenic reporter line to visualize eosinophils in vivo. In addition, we created a polyclonal antibody that allows the identification of eosinophils ex vivo. These new tools expand the toolkit to study eosinophils in the zebrafish model. Using our tools, we have been able to identify the likely ortholog of eosinophil major basic protein, a critical mediator of eosinophil function, in zebrafish. These advances will allow for the investigation of eosinophil biology in the zebrafish model organism, allowing researchers to identify the contribution of eosinophils to the many diseases that are modeled within zebrafish and also shed light on the evolution of eosinophils within vertebrates.

Interactions between epithelial cells and neurons influence a range of sensory modalities including taste, touch, and smell. Vertebrate and invertebrate keratinocytes/keratinocyte-like epidermal cells ensheath peripheral arbors of somatosensory neurons, including nociceptors, yet the developmental origins and functional roles of this ensheathment are largely unknown. Here, we describe an evolutionarily conserved morphogenetic mechanism for epidermal ensheathment of somatosensory neurites. We found that somatosensory neurons in Drosophila and zebrafish induce formation of epidermal sheaths, which wrap neurites of different types of neurons to different extents. Neurites induce formation of plasma membrane phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate microdomains at nascent sheaths, followed by a filamentous actin network, and recruitment of junctional proteins that likely form autotypic junctions to seal sheaths. Finally, blocking epidermal sheath formation destabilized dendrite branches and reduced nociceptive sensitivity in Drosophila. Epidermal somatosensory neurite ensheathment is thus a deeply conserved cellular process that contributes to the morphogenesis and function of nociceptive sensory neurons.

Abstract Transgenic animals continue to play an essential role in many aspects of zebrafish research, including the development of disease models. The most widely used system for zebrafish transgenesis is the Tol2 transposon system. Here, we have developed ImPaqT ( Im munological toolkit for Paq CI-based Golden Gate Assembly of Tol2 T ransgenes), a new Tol2-based transgenesis system that utilizes Golden Gate assembly to facilitate the production of transgenic zebrafish lines. This system allows for rapid assembly of multiple fragments into a single transgene, facile swapping of individual sequences to generate new transgenes and an easy cloning workflow to incorporate new genetic elements into the existing kit. Within this toolkit framework, we have generated a number of immunological reagents to enable gene expression within major immune lineages, an array of best-in-class fluorescent proteins to visualize cell populations and transgenes as well as tools to simplify genetic manipulation, purification and ablation of these cell types. Unlike recombination-based systems, the Golden Gate approach is also expandable, allowing the incorporation of complex designs such as multi-fragment promoters within the established modular framework of ImPaqT. Here, we demonstrate the power of this new system by generating a number of novel transgenic immune reporter lines. While our toolkit has focused on the immune system as an emerging area of study within zebrafish research, the ImPaqT approach can be broadly adapted to the construction of almost any zebrafish transgene, offering new tools for the generation of transgenes within the zebrafish community. Summary statement Transgenesis is a crucial tool for investigating cellular processes in zebrafish. We describe a new Golden Gate-based toolkit for the assembly of Tol2 transposon vectors for zebrafish immunology research.