Plasma membrane rupture (PMR) is the final cataclysmic event in lytic cell death. PMR releases intracellular molecules known as damage-associated molecular patterns (DAMPs) that propagate the inflammatory response1-3. The underlying mechanism of PMR, however, is unknown. Here we show that the cell-surface NINJ1 protein4-8, which contains two transmembrane regions, has an essential role in the induction of PMR. A forward-genetic screen of randomly mutagenized mice linked NINJ1 to PMR. Ninj1-/- macrophages exhibited impaired PMR in response to diverse inducers of pyroptotic, necrotic and apoptotic cell death, and were unable to release numerous intracellular proteins including HMGB1 (a known DAMP) and LDH (a standard measure of PMR). Ninj1-/- macrophages died, but with a distinctive and persistent ballooned morphology, attributable to defective disintegration of bubble-like herniations. Ninj1-/- mice were more susceptible than wild-type mice to infection with Citrobacter rodentium, which suggests a role for PMR in anti-bacterial host defence. Mechanistically, NINJ1 used an evolutionarily conserved extracellular domain for oligomerization and subsequent PMR. The discovery of NINJ1 as a mediator of PMR overturns the long-held idea that cell death-related PMR is a passive event.

Aquaporin-4, the major water-selective channel in astroglia throughout the central nervous system, facilitates water movement into and out of the brain. Here, we identify a novel role for aquaporin-4 in astroglial cell migration, as occurs during glial scar formation. Astroglia cultured from the neocortex of aquaporin-4-null mice had similar morphology, proliferation and adhesion, but markedly impaired migration determined by Transwell migration efficiency (18±2 vs 58±4% of cells migrated towards 10% serum in 8 hours; P<0.001) and wound healing rate (4.6 vs 7.0 μm/hour speed of wound edge; P<0.001) compared with wild-type mice. Transwell migration was similarly impaired (25±4% migrated cells) in wild-type astroglia after ∼90% reduction in aquaporin-4 protein expression by RNA inhibition. Aquaporin-4 was polarized to the leading edge of the plasma membrane in migrating wild-type astroglia, where rapid shape changes were seen by video microscopy. Astroglial cell migration was enhanced by a small extracellular osmotic gradient, suggesting that aquaporin-4 facilitates water influx across the leading edge of a migrating cell. In an in vivo model of reactive gliosis and astroglial cell migration produced by cortical stab injury, glial scar formation was remarkably impaired in aquaporin-4-null mice, with reduced migration of reactive astroglia towards the site of injury. Our findings provide evidence for the involvement of aquaporin-4 in astroglial cell migration, which occurs during glial scar formation in brain injury, stroke, tumor and focal abscess.

Dense genotype data and thousands of phenotypes from large biobanks, coupled with increasingly accessible summary association statistics from genome-wide association studies (GWAS), provide great opportunities to dissect the complex relationships among human traits and diseases. We introduce BADGERS, a powerful method to perform polygenic score-based biobank-wide scans for disease-trait associations. Compared to traditional regression approaches, BADGERS uses GWAS summary statistics as input and does not require multiple traits to be measured on the same cohort. We applied BADGERS to two independent datasets for Alzheimer's disease (AD; N=61,212). Among the polygenic risk scores (PRS) for 1,738 traits in the UK Biobank, we identified 48 significant trait PRSs associated with AD after adjusting for multiple testing. Family history, high cholesterol, and numerous traits related to intelligence and education showed strong and independent associations with AD. Further, we identified 41 significant PRSs associated with AD endophenotypes. While family history and high cholesterol were strongly associated with neuropathologies and cognitively-defined AD subgroups, only intelligence and education-related traits predicted pre-clinical cognitive phenotypes. These results provide novel insights into the distinct biological processes underlying various risk factors for AD.

Abstract Lipoprotein diacylglyceryl transferase (Lgt) catalyzes the first step in the biogenesis of Gram-negative bacterial lipoproteins which play crucial roles in bacterial growth and pathogenesis. We demonstrate that Lgt depletion in a clinical uropathogenic Escherichia coli strain leads to permeabilization of the outer membrane and increased sensitivity to serum killing and antibiotics. Importantly, we identify the first ever described Lgt inhibitors that potently inhibit Lgt biochemical activity in vitro and are bactericidal against wild-type Acinetobacter baumannii and E. coli strains. Unlike inhibition of other steps in lipoprotein biosynthesis, deletion of the major outer membrane lipoprotein, lpp , is not sufficient to rescue growth after Lgt depletion or provide resistance to Lgt inhibitors. Our data validate Lgt as a novel druggable antibacterial target and suggest that inhibition of Lgt may not be sensitive to one of the most common resistance mechanisms that invalidate inhibitors of downstream steps of bacterial lipoprotein biosynthesis and transport.