SUMMARY Sugar beet ( Beta vulgaris ) is the major sugar-producing crop in Europe and Northern America, as the taproot stores sucrose at a concentration of around 20%. Genome sequence analysis together with biochemical and electrophysiological approaches led to the identification and characterization of the TST sucrose transporter driving vacuolar sugar accumulation in the taproot. However, the sugar transporters mediating sucrose uptake across the plasma membrane of taproot parenchyma cells remained unknown. As with glucose, sucrose stimulation of taproot parenchyma cells caused inward proton fluxes and plasma membrane depolarization, indicating a sugar/proton symport mechanism. To decipher the nature of the corresponding proton-driven sugar transporters, we performed transcriptomic taproot profiling and identified the cold-induced PMT5a and STP13 transporters. When expressed in Xenopus laevis oocytes, BvPMT5a was characterized as a voltage- and H + -driven low-affinity glucose transporter, which does not transport sucrose. In contrast, BvSTP13 operated as a high-affinity H + /sugar symporter, transporting glucose better than sucrose, and being more cold-tolerant than BvPMT5a. Modeling of the BvSTP13 structure with bound mono- and disaccharides suggests plasticity of the binding cleft to accommodate the different saccharides. The identification of BvPMT5a and BvSTP13 as taproot sugar transporters could improve breeding of sugar beet to provide a sustainable energy crop. Significance Statement In vivo electrophysiological studies with sugar beet taproots provide clear evidence for proton-coupled glucose and sucrose uptake into taproot parenchyma cells. In search for the molecular entities, the taproot-expressed BvPMT5a and BvSTP13 carriers were studied in detail, because they mediate proton-driven import of glucose and sucrose and thus provide proper candidates for sugar beet plasma membrane sugar-proton cotransporters.

Two pore channels are lysosomal cation channels with crucial roles in tumor angiogenesis and viral release from endosomes. Inhibition of the two-pore channel 2 (TPC2) has emerged as potential therapeutic strategy for the treatment of cancers and viral infections, including Ebola and COVID-19. Here, we demonstrate that antagonist SG-094, a synthetic analog of the Chinese alkaloid medicine tetrandrine with increased potency and reduced toxicity, induces asymmetrical structural changes leading to a single binding pocket at only one intersubunit interface within the asymmetrical dimer. Supported by functional characterization of mutants by Ca

Abstract The proper function of lysosomes depends on their ability to store and release calcium. While several lysosomal calcium release channels have been described, how mammalian lysosomes replenish their calcium stores has not been determined. Using genetic depletion and overexpression techniques combined with electrophysiology and visualization of subcellular ion concentrations and their fluxes across the lysosomal membrane, we show here that TMEM165 imports calcium to the lysosomal lumen and mediates calcium-induced lysosomal proton leakage. Accordingly, TMEM165 accelerates the recovery of cells from cytosolic calcium overload thereby enhancing cell survival while causing a significant acidification of the perilysosomal area and the entire cytosol. These data indicate that in addition to its essential role in the glycosylation in the Golgi, a small but significant fraction of TMEM165 localizes on the lysosomal limiting membrane, where it protects cells against cytosolic calcium overload, preserves lysosomal function by refilling lysosomal calcium stores and regulates perilysosomal and lysosomal pH.

Abstract To fire action-potential-like electrical signals, the vacuole membrane requires the depolarization-activated two-pore channel TPC1, also called S lowly activating V acuolar SV channel. The TPC1/SV channel, encoded by the TPC1 gene, functions as a voltage-dependent and Ca 2+ -regulated potassium channel. TPC1 currents are activated by a rise in cytoplasmic Ca 2+ but inhibited by luminal Ca 2+ . In search for species-dependent functional TPC1 channel variants, we studied polymorphic amino acids contributing to luminal Ca 2+ sensitivity. We found that the acidic residues E457, E605 and D606 of the Ca 2+ -sensitive Arabidopsis AtTPC1 channel were neutralized by either asparagine or alanine in Vicia faba and many other Fabaceae as well. When expressed in the Arabidopsis loss-of-AtTPC1 function background, the wild type VfTPC1 was hypersensitive to vacuole depolarization and insensitive to blocking luminal Ca 2+ . When AtTPC1 was mutated for the three VfTPC1-homologous polymorphic site residues, the Arabidopsis At-VfTPC1 channel mutant gained VfTPC1-like voltage and luminal Ca 2+ insensitivity that together made vacuoles hyperexcitable. These findings indicate that natural TPC1 channel variants in plant families exist which differ in vacuole excitability and very likely respond to changes in environmental settings of their ecological niche. Significance statement Vacuolar electrical excitability and stress-related Ca 2+ signaling depends on the activity of the vacuolar cation channel TPC1. Until now, the regulatory features of AtTPC1 from the model plant Arabidopsis thaliana was believed to apply to the TPC1 channels of other species. However, here we now show that, surprisingly, the VfTPC1 channel of the economic broad bean, in contrast to AtTPC1, proves to be hyperactive and confers hyperexcitability to the vacuole. The different gating behavior is most likely related to an impaired Ca 2+ sensor site in the vacuolar pore vestibule, rising the probability to open at more negative membrane voltages. These natural variants of the TPC1 channel could help the plant adapt and respond to environmental challenges.