Yanick Crow and colleagues show that mutations in ADAR1 cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome, accompanied by upregulation of interferon-stimulated genes. ADAR1 encodes an enzyme that catalyzes the deamination of adeonosine to inosine in double-stranded RNA, and the findings suggest a possible role for RNA editing in limiting the accumulation of repeat-derived RNA species. Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) catalyze the hydrolytic deamination of adenosine to inosine in double-stranded RNA (dsRNA) and thereby potentially alter the information content and structure of cellular RNAs. Notably, although the overwhelming majority of such editing events occur in transcripts derived from Alu repeat elements, the biological function of non-coding RNA editing remains uncertain. Here, we show that mutations in ADAR1 (also known as ADAR) cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome (AGS). As in Adar1-null mice, the human disease state is associated with upregulation of interferon-stimulated genes, indicating a possible role for ADAR1 as a suppressor of type I interferon signaling. Considering recent insights derived from the study of other AGS-related proteins, we speculate that ADAR1 may limit the cytoplasmic accumulation of the dsRNA generated from genomic repetitive elements.

Neurodegenerative diseases can occur so early as to affect neurodevelopment. From a cohort of more than 2,000 consanguineous families with childhood neurological disease, we identified a founder mutation in four independent pedigrees in cleavage and polyadenylation factor I subunit 1 (CLP1). CLP1 is a multifunctional kinase implicated in tRNA, mRNA, and siRNA maturation. Kinase activity of the CLP1 mutant protein was defective, and the tRNA endonuclease complex (TSEN) was destabilized, resulting in impaired pre-tRNA cleavage. Germline clp1 null zebrafish showed cerebellar neurodegeneration that was rescued by wild-type, but not mutant, human CLP1 expression. Patient-derived induced neurons displayed both depletion of mature tRNAs and accumulation of unspliced pre-tRNAs. Transfection of partially processed tRNA fragments into patient cells exacerbated an oxidative stress-induced reduction in cell survival. Our data link tRNA maturation to neuronal development and neurodegeneration through defective CLP1 function in humans.

Abstract Aims Rare, deleterious genetic variants in FLT4 are associated with Tetralogy of Fallot (TOF), the most common cyanotic congenital heart disease. The distinct genetic variants in FLT4 are also an established cause of Milroy disease, the most prevalent form of primary hereditary lymphoedema. The phenotypic features of these two conditions are non-overlapping, implying pleiotropic cellular mechanisms during development. Methods and results In this study, we show that FLT4 variants identified in patients with TOF, when expressed in primary human endothelial cells, cause aggregation of FLT4 protein in the perinuclear endoplasmic reticulum, activating proteostatic and metabolic signalling, whereas lymphoedema-associated FLT4 variants and wild-type (WT) FLT4 do not. FLT4 TOF variants display characteristic gene expression profiles in key developmental signalling pathways, revealing a role for FLT4 in cardiogenesis distinct from its role in lymphatic development. Inhibition of proteostatic signalling abrogates these effects, identifying potential avenues for therapeutic intervention. Depletion of flt4 in zebrafish caused cardiac phenotypes of reduced heart size and altered heart looping. These phenotypes were rescued with coinjection of WT human FLT4 mRNA, but incompletely or not at all by mRNA harbouring FLT4 TOF variants. Conclusion Taken together, we identify a pathogenic mechanism for FLT4 variants predisposing to TOF that is distinct from the known dominant negative mechanism of Milroy-causative variants. FLT4 variants give rise to conditions of the two circulatory subdivisions of the vascular system via distinct developmental pleiotropic molecular mechanisms.

Abstract Viral infection and hypocholesterolaemia are two independent risk factors for intracerebral haemorrhage (ICH), but the molecular mechanisms leading to vascular rupture via these risk factors remain unknown. We hypothesised that the enzyme cholesterol 25-hydroxylase (CH25H) and its metabolite 25-hydroxycholesterol (25HC), which modulates cholesterol metabolism during infection, may offer a mechanistic link between cholesterol dysregulation and infection during neurovascular dysfunction. We identified an upregulation of CH25H in infection-associated cerebral haemorrhage, in a SARS-CoV-2-induced zebrafish ICH model and foetal human SARS-CoV-2-associated cortical microbleeds. Using human brain endothelial cells and zebrafish ICH models, we show that 25HC promotes endothelial dysfunction and exacerbates brain bleeding. These effects involved cholesterol metabolism modulation, as cholesterol supplementation rescued these effects, while 25HC and statin treatments interacted to exacerbate dysfunction. We propose that the CH25H/25HC pathway represents an important component in the pathophysiology of brain vessel dysfunction associated with infection and cholesterol dysregulation in the context of ICH.

How mutations in the non-coding U8 snoRNA cause the neurological disorder leukoencephalopathy with calcification and cysts (LCC) is poorly understood. We report the first vertebrate mutant U8 animal model for interrogating LCC-associated pathology. Mutant U8 zebrafish exhibit defective central nervous system development and ribosomal RNA (rRNA) biogenesis, with tp53 activation which monitors ribosome biogenesis. Importantly, LCC patient fibroblasts demonstrate rRNA processing defects. Human precursor-U8 (pre-U8) containing a 3’ extension rescued mutant U8 zebrafish, indicating conserved biological function. Analysis of LCC-associated U8 alleles in zebrafish revealed that one null and one hypomorphic, but still functional, allele combine to cause LCC. Mutations involving any one of seven nucleotides within the human pre-U8 3’ extension, or 5’ region of U8, alter processing of pre-U8, and identify a novel base-pairing interaction between the 5’ end and 3’ extension of human pre-U8. Variants in these seven nucleotides, one of which is present on a single allele in almost all patients, act as hypomorphic mutations. Given that biallelic null U8 alleles are likely incompatible with human development, identification of hypomorphic mutations mediating viable embryogenesis furthers understanding of LCC molecular pathology and cerebral vascular homeostasis.

Abstract Excessive or aberrant NLRP3 inflammasome activation has been implicated in the progression and initiation of many inflammatory conditions; however, currently no NLRP3 inflammasome inhibitors have been approved for therapeutic use in the clinic. Here we have identified that the natural product brazilin effectively inhibits both priming and activation of the NLRP3 inflammasome in cultured murine macrophages, a human iPSC microglial cell line and in a mouse model of acute peritoneal inflammation. Through computational modelling, we predict that brazilin can adopt a favourable binding pose within a site of the NLRP3 protein which is essential for its conformational activation. Our results not only encourage further evaluation of brazilin as a therapeutic agent for NLRP3-related inflammatory diseases, but also introduce this small-molecule as a promising scaffold structure for the development of derivative NLRP3 inhibitor compounds.