Characterization of the composition of the postsynaptic proteome (PSP) provides a framework for understanding the overall organization and function of the synapse in normal and pathological conditions. We have identified 698 proteins from the postsynaptic terminal of mouse CNS synapses using a series of purification strategies and analysis by liquid chromatography tandem mass spectrometry and large-scale immunoblotting. Some 620 proteins were found in purified postsynaptic densities (PSDs), nine in AMPA-receptor immuno-purifications, 100 in isolates using an antibody against the NMDA receptor subunit NR1, and 170 by peptide-affinity purification of complexes with the C-terminus of NR2B. Together, the NR1 and NR2B complexes contain 186 proteins, collectively referred to as membrane-associated guanylate kinase-associated signalling complexes. We extracted data from six other synapse proteome experiments and combined these with our data to provide a consensus on the composition of the PSP. In total, 1124 proteins are present in the PSP, of which 466 were validated by their detection in two or more studies, forming what we have designated the Consensus PSD. These synapse proteome data sets offer a basis for future research in synaptic biology and will provide useful information in brain disease and mental disorder studies.

Sound scoring methods for sequence database search algorithms such as Mascot and Sequest are essential for sensitive and accurate peptide and protein identifications from proteomic tandem mass spectrometry data. In this paper, we present a software package that interfaces Mascot with Percolator, a well performing machine learning method for rescoring database search results, and demonstrate it to be amenable for both low and high accuracy mass spectrometry data, outperforming all available Mascot scoring schemes as well as providing reliable significance measures. Mascot Percolator can be readily used as a stand alone tool or integrated into existing data analysis pipelines.

The transcription factor Oct4 is key in embryonic stem cell identity and reprogramming. Insight into its partners should illuminate how the pluripotent state is established and regulated. Here, we identify a considerably expanded set of Oct4-binding proteins in mouse embryonic stem cells. We find that Oct4 associates with a varied set of proteins including regulators of gene expression and modulators of Oct4 function. Half of its partners are transcriptionally regulated by Oct4 itself or other stem cell transcription factors, whereas one-third display a significant change in expression upon cell differentiation. The majority of Oct4-associated proteins studied to date show an early lethal phenotype when mutated. A fraction of the human orthologs is associated with inherited developmental disorders or causative of cancer. The Oct4 interactome provides a resource for dissecting mechanisms of Oct4 function, enlightening the basis of pluripotency and development, and identifying potential additional reprogramming factors.

ABSTRACT WRKY proteins form a large family of plant transcription factors implicated in the modulation of numerous biological processes, such as growth, development and responses to various environmental stresses. However, the roles of the majority WRKY family members, especially in non‐model plants, remain poorly understood. We identified CaWRKY40 from pepper. Transient expression in onion epidermal cells showed that CaWRKY40 can be targeted to nuclei and activates expression of a W‐box‐containing reporter gene. CaWRKY40 transcripts are induced in pepper by Ralstonia solanacearum and heat shock. To assess roles of CaWRKY40 in plant stress responses we performed gain‐ and loss‐of‐function experiments. Overexpression of CaWRKY40 enhanced resistance to R. solanacearum and tolerance to heat shock in tobacco. In contrast, silencing of CaWRKY40 enhanced susceptibility to R. solanacearum and impaired thermotolerance in pepper. Consistent with its role in multiple stress responses, we found CaWRKY40 transcripts to be induced by signalling mechanisms mediated by the stress hormones salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA) and ethylene (ET). Overexpression of CaWRKY40 in tobacco modified the expression of hypersensitive response (HR)‐associated and pathogenesis‐related genes. Collectively, our results suggest that CaWRKY40 orthologs are regulated by SA, JA and ET signalling and coordinate responses to R. solanacearum attacks and heat stress in pepper and tobacco.

Abstract EROS (Essential for Reactive Oxygen Species) protein is indispensable for expression of gp91 phox , the catalytic core of the phagocyte NADPH oxidase. EROS deficiency in humans is a novel cause of the severe immunodeficiency, chronic granulomatous disease (CGD), but its mechanism of action was unknown until now. We elucidate the role of EROS, showing it acts at the earliest stages of gp91 phox maturation. It binds the immature 58kDa gp91 phox directly, preventing gp91 phox degradation and allowing glycosylation via the oligosaccharyltransferase (OST) machinery and the incorporation of the heme prosthetic groups essential for catalysis. EROS also regulates the purine receptors P2X7 and P2X1 through direct interactions and P2X7 is almost absent in EROS deficient mouse and human primary cells. Accordingly, lack of EROS results in markedly abnormal P2X7 signalling, inflammasome activation and T cell responses. The loss of both ROS and P2X7 signalling leads to resistance to influenza infection. Our work identifies EROS as a highly selective chaperone for key proteins in innate and adaptive immunity and a rheostat for immunity to infection. It has profound implications for our understanding of immune physiology, ROS dysregulation and possibly gene therapy.

Genomic instability arising from defective responses to DNA damage1 or mitotic chromosomal imbalances2 can lead to the sequestration of DNA in aberrant extranuclear structures called micronuclei (MN). Although MN are a hallmark of ageing and diseases associated with genomic instability, the catalogue of genetic players that regulate the generation of MN remains to be determined. Here we analyse 997 mouse mutant lines, revealing 145 genes whose loss significantly increases (n = 71) or decreases (n = 74) MN formation, including many genes whose orthologues are linked to human disease. We found that mice null for Dscc1, which showed the most significant increase in MN, also displayed a range of phenotypes characteristic of patients with cohesinopathy disorders. After validating the DSCC1-associated MN instability phenotype in human cells, we used genome-wide CRISPR-Cas9 screening to define synthetic lethal and synthetic rescue interactors. We found that the loss of SIRT1 can rescue phenotypes associated with DSCC1 loss in a manner paralleling restoration of protein acetylation of SMC3. Our study reveals factors involved in maintaining genomic stability and shows how this information can be used to identify mechanisms that are relevant to human disease biology1.

Abstract IFNγ alters the immunopeptidome presented on HLA class I (HLA-I), and its activity on cancer cells is known to be important for effective immunotherapy responses. We performed proteomic analyses of untreated and IFNγ-treated colorectal cancer patient-derived organoids (PDOs) and combined this with transcriptomic and HLA-I immunopeptidomics data to dissect mechanisms that lead to remodeling of the immunopeptidome through IFNγ. IFNγ-induced changes in the abundance of source proteins, switching from the constitutive- to the immunoproteasome, and differential upregulation of different HLA alleles explained some, but not all, observed peptide abundance changes. By selecting for peptides which increased or decreased the most in abundance, but originated from proteins with limited abundance changes, we discovered that the amino acid composition of presented peptides also influences whether a peptide is up- or downregulated on HLA-I through IFNγ. The presence of proline within the peptide core was most strongly associated with peptide downregulation. This was validated in an independent dataset. Proline substitution in relevant core positions did not influence the predicted HLA-I binding affinity or stability, indicating that proline effects on peptide processing may be most relevant. Understanding the multiple factors that influence the abundance of peptides presented on HLA-I in the absence or presence of IFNγ is important to identify the best targets for antigen-specific cancer immunotherapies such as vaccines or T-cell receptor engineered therapeutics.

Summary paragraph Poly-(ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi) elicit anti-tumour activity in homologous recombination defective cancers by promoting cytotoxic, chromatin-bound, “trapped” PARP1. How cells process trapped PARP1 remains unclear. By exploiting wild-type or trapping-resistant PARP1 transgenes combined with either a rapid immunoprecipitation mass-spectrometry of endogenous proteins (RIME)-based approach, or PARP1 Apex2-proximity labelling linked to mass-spectrometry, we generated proteomic profiles of trapped and non-trapped PARP1 complexes. This combined approach identified an interaction between trapped PARP1 and the ubiquitin-regulated p97 ATPase (aka VCP). Subsequent experiments demonstrated that upon trapping, PARP1 is SUMOylated by the SUMO-ligase PIAS4 and subsequently ubiquitinated by the SUMO-targeted E3-ubiquitin ligase, RNF4, events that promote p97 recruitment and p97 ATPase-mediated removal of trapped-PARP1 from chromatin. Consistent with this, small molecule p97 complex inhibitors, including a metabolite of the clinically-used drug disulfiram (CuET) that acts as a p97 sequestration agent, prolong PARP1 trapping and thus enhance PARPi-induced cytotoxicity in homologous recombination-defective tumour cells and patient-derived tumour organoids. Taken together, these results suggest that p97 ATPase plays a key role in the processing of trapped PARP1 from chromatin and the response of homologous recombination defective tumour cells to PARPi.

Summary Condensin complexes compact and disentangle chromosomes in preparation for cell division. Commercially available antibodies raised against condensin subunits have been widely used to characterise their cellular interactome. Here we have assessed the specificity of a polyclonal antibody (Bethyl A302-276A) that is commonly used as a probe for NCAPH2, the kleisin subunit of condensin II, in mammalian cells. We find that, in addition to its intended target, this antibody cross-reacts with one or more components of the SWI/SNF family of chromatin remodelling complexes in an NCAPH2-independent manner. This cross-reactivity with an abundant chromatin-associated factor is likely to affect the interpretation of protein and chromatin immunoprecipitation experiments that make use of this antibody probe.

Abstract BACKGROUND Paediatric-type diffuse high-grade glioma (PDHGG) are brain tumours occurring largely in children, classified into distinct subgroups based upon their location and defining molecular alterations, with very poor clinical outcomes. The presence of a wide diversity of genotypically- and phenotypically-distinct subclones within individual tumours provides a substantial barrier to developing effective treatments. METHODS To understand their role, and how this may be exploited therapeutically, we established 218 subclones in vitro from 8 patient-derived PDHGG different cell lines, and characterised them using single-cell and bulk multi-omic approaches linked to high-content phenotypic screening. RESULTS Highly migratory subpopulations of diffuse midline glioma (DMG) cells were isolated, whereby RNAseq and proteomics identified a specific metaprogram associated with migration, enriched in AP-1 target genes, and common across a series of DMG patient-derived cells. Data integration of scRNAseq/scATACseq showed an opening of the chromatin at loci such as the early development transcription factors FOS and JUN (AP-1 targets) associated with their overexpression in highly migratory cells. Co-culturing these subclones with less motile patient-matched counterparts conferred an enhanced migratory capacity in these cells, so we sought to abrogate this via high-throughput screening of over 900 compounds aimed at selectively targeting DMG subclones grown in co-culture. Inter-clonal interactions were disrupted by a diverse set of compound classes including previously identified secreted protein inhibitors (MMP2/9i). Moreover, hits were seen with numerous neuroactive drugs inhibiting a series of neural receptors, ion channels, and transporters shown to be highly expressed in subpopulations of DMG cells, and linked to a common mechanism of action via AP-1. CONCLUSIONS Clinically available neuroactive drugs may therefore represent a novel therapeutic approach in targeting highly migratory cells within DMG, which undergo chromatin remodelling to confer a pro-tumorigenic programme via upregulation of AP-1 targets.