Differentiated transporting epithelial cells present an extensive apical array of microvilli - a "brush border" - where neighboring microvilli are linked together by intermicrovillar adhesion complexes (IMACs) composed of protocadherins CDHR2 and CDHR5. Although loss-of-function studies provide strong evidence that IMAC function is needed to build a mature brush border, how the IMAC contributes to the stabilization and accumulation of nascent microvilli remains unclear. We found that, early in differentiation, the apical surface exhibits a marginal accumulation of microvilli, characterized by higher packing density relative to medial regions of the surface. While medial microvilli are highly dynamic and sample multiple orientations over time, marginal protrusions exhibit constrained motion and maintain a vertical orientation. Unexpectedly, we found that marginal microvilli span the junctional space and contact protrusions on neighboring cells, mediated by complexes of CDHR2/CDHR5. FRAP analysis indicated that these transjunctional IMACs are highly stable relative to adhesion complexes between medial microvilli, which explains the restricted motion of protrusions in the marginal zone. Finally, long-term live imaging revealed that the accumulation of microvilli at cell margins consistently leads to accumulation in medial regions of the cell. Collectively, our findings suggest that nascent microvilli are stabilized by a capture mechanism that is localized to cell margins and enabled by the transjunctional formation of IMACs. These results inform our understanding of how apical specializations are assembled in diverse epithelial systems.

Abstract Determining how alveoli are formed and maintained is critical to understanding lung organogenesis and regeneration after injury. While technological barriers have heretofore limited real-time observation of alveologenesis, we have now used scanned oblique plane illumination microscopy of living lung slices to observe specific cellular behaviors at high resolution over several days. Contrary to the prevailing paradigm that alveoli form by airspace subdivision via ingrowing septa, we find that alveoli form by ballooning epithelial outgrowth supported by stable mesenchymal ring structures. Our systematic analysis allowed creation of a computational model of finely-timed cellular structural changes that drive alveologenesis under normal conditions or with perturbed intercellular Wnt signaling. This new paradigm and platform can be leveraged for mechanistic studies and screening for therapies to promote lung regeneration. One-Sentence Summary Long-term live analysis of neonatal lungs supports a dynamic epithelial outgrowth model for alveologenesis.

SET-domain-containing-2 (SETD2) was identified as the methyltransferase responsible for the histone 3 lysine 36 trimethyl (H3K36me3) mark of the histone code. Most recently, SETD2 has been shown to be a dual-function remodeler that regulates genome stability via methylation of dynamic microtubules during mitosis and cytokinesis. Here we show that actin is a bona fide target for methylation by SETD2 in vitro and in cells. Antibodies against the SETD2 trimethyl lysine epitope recognize methylated actin, with this methyl mark localizing to areas of active actin cytoskeleton reorganization in migrating cells. Disruption of this methylation activity causes defects in actin polymerization and impairs collective cell migration. Together, these data identify SETD2 as a multifunctional cytoskeletal remodeler regulating methylation and polymerization of actin filaments, and provide new avenues for understanding how defects in SETD2 drive disease via aberrant cytoskeletal methylation.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Dendrite growth is constrained by a self-avoidance response that induces retraction but the downstream pathways that balance these opposing mechanisms are unknown. We have proposed that the diffusible cue UNC-6(Netrin) is captured by UNC-40(DCC) for a short-range interaction with UNC-5 to trigger self-avoidance in the C. elegans PVD neuron. Here we report that the actin-polymerizing proteins UNC-34(Ena/VASP), WSP-1(WASP), UNC-73(Trio), MIG-10(Lamellipodin) and the Arp2/3 complex effect dendrite retraction in the self-avoidance response mediated by UNC-6(Netrin). The paradoxical idea that actin polymerization results in shorter rather than longer dendrites is explained by our finding that NMY-1 (non-muscle myosin II) is necessary for retraction and could therefore mediate this effect in a contractile mechanism. Our results also show that dendrite length is determined by the antagonistic effects on the actin cytoskeleton of separate sets of effectors for retraction mediated by UNC-6(Netrin) versus outgrowth promoted by the DMA-1 receptor. Thus, our findings suggest that the dendrite length depends on an intrinsic mechanism that balances distinct modes of actin assembly for growth versus retraction.AUTHOR SUMMARY Neurons may extend highly branched dendrites to detect input over a broad receptive field. The formation of actin filaments may drive dendrite elongation. The architecture of the dendritic arbor also depends on mechanisms that limit expansion. For example, sister dendrites from a single neuron usually do not overlap due to self-avoidance. Although cell surface proteins are known to mediate self-avoidance, the downstream pathways that drive dendrite retraction in this phenomenon are largely unknown. Studies of the highly branched PVD sensory neuron in C. elegans have suggested a model of self-avoidance in which the UNC-40/DCC receptor captures the diffusible cue UNC-6/Netrin at the tips of PVD dendrites where it interacts with the UNC-5 receptor on an opposing sister dendrite to induce retraction. Here we report genetic evidence that UNC-5-dependent retraction requires downstream actin polymerization. This finding evokes a paradox: How might actin polymerization drive both dendrite growth and retraction? We propose two answers: (1) Distinct sets of effectors are involved in actin assembly for growth vs retraction; (2) Non-muscle myosin interacts with a nascent actin assemblage to trigger retraction. Our results show that dendrite length depends on the balanced effects of specific molecular components that induce growth vs retraction.

Leigh syndrome (LS) is a rare, inherited neuro-metabolic disorder that presents with bilateral brain lesions. This disease is caused by defects in the mitochondrial respiratory chain and associated nuclear-encoded proteins. We generated induced pluripotent stem cells (iPSCs) from three widely available LS fibroblast lines and identified, through whole exome and mitochondrial sequencing, unreported mutations in pyruvate dehydrogenase (GM0372, PDH; GM13411, MT-ATP6/PDH) and dihydrolipoyl dehydrogenase (GM01503, DLD). LS derived cell lines were viable and able to differentiate into key progenitor populations, but we identified several abnormalities in three-dimensional differentiation models of brain development. The DLD-mutant line showed decreased neural rosette (NR) formation, and there were differences in NR lumen area in all three LS lines compared to control. LS-derived cerebral organoids showed defects in neural epithelial bud generation and reduced size when grown for 100 days. Loss of cortical architecture and markers were detected at days 30 and 100. The MT-ATP6/PDH line produced organoid neural progenitor cells with an abnormal mitochondrial morphology characterized by fragmentation and disorganization, and demonstrated increased generation of astrocytes. These studies aim to provide a comprehensive phenotypic characterization of available patient-derived cell lines that could be used as LS model systems.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.