LC3-associated phagocytosis (LAP) represents a non-canonical function of autophagy proteins in which ATG8 family proteins (LC3 and GABARAP proteins) are lipidated onto single-membrane phagosomes as particles are engulfed by phagocytic cells. LAP plays roles in innate immunity, inflammation and anti-cancer responses and is initiated upon phagocytosis of particles that stimulate Toll-like receptors (TLR), Fc-receptors, and upon engulfment of dying cells. However, how this molecular route is initiated remains elusive. Here we report that receptors that engage LAP enrich phosphatidylserine (PS) in the phagosome membrane via membrane-proximal domains that are necessary and sufficient for LAP to proceed. Subsequently, PS recruits the Rubicon-containing PI3-kinase complex to initiate the enzymatic cascade leading to LAP. Manipulation of plasma membrane PS content, PS-binding by Rubicon, or the PS-clustering domains of receptors prevents LAP and phagosome maturation. We found that pharmacologic inhibition of PS clustering promotes the ability of dendritic cells to induce anti-cancer responses to engulfed tumor cells. Therefore, the initiation of LAP represents a novel mechanism of PS-mediated signal transduction upon ligation of surface receptors.

ABSTRACT T cell exhaustion is linked to persistent antigen exposure and perturbed activation events, correlating with poor disease prognosis. Tumor-mediated T cell exhaustion is well documented; however, how the nutrient-deprived tumor niche affects T cell receptor (TCR) activation is largely unclear. We show that methionine metabolism licenses optimal TCR signaling by regulating the protein arginine methylome, and limiting methionine availability during early TCR signaling promotes subsequent T cell exhaustion. We discovered a novel arginine methylation of a Ca 2+ -activated potassium transporter, KCa3.1, prevention of which results in increased Ca 2+ -mediated NFAT1 activation, NFAT1 promoter occupancy, and T cell exhaustion. Furthermore, methionine supplementation reduces nuclear NFAT1 in tumor-infiltrating T cells and augments their anti-tumor activity. These findings demonstrate metabolic regulation of T cell exhaustion determined during TCR engagement.

Erythroid maturation is coordinated to maximize the production of hemoglobin A heterotetramers (a2b2) and minimize the accumulation of potentially toxic free alpha or beta globin subunits. In beta thalassemia, mutations in the B globin gene cause a buildup of free alpha globin, which forms intracellular precipitates that impair erythroid cell maturation and viability. Protein quality-control systems mitigate beta thalassemia pathophysiology by degrading toxic free alpha globin. We show that loss of the Unc 51 like autophagy activating kinase gene Ulk1 in beta thalassemic mice reduces autophagic clearance of a globin in red cell precursors and exacerbates disease phenotypes, whereas inactivation of the canonical autophagy gene Atg5 has minimal effects. Systemic treatment with rapamycin to inhibit the ULK1 inhibitor mTORC1 reduces alpha globin precipitates and lessens pathologies in beta thalassemic mice, but not in those lacking Ulk1. Similarly, rapamycin reduces free α-globin accumulation in erythroblasts derived from B thalassemic patient CD34+ hematopoietic progenitors. Our findings identify a new, drug regulatable pathway for ameliorating beta thalassemia.