Summary Autophagy-lysosomal impairment is an early and prominent feature of neurodegeneration. Autophagy activation reduces protein aggregates and lipid level abnormalities. We performed a high-content imaging-based screen assessing 940,000 small molecules to identify those that reduce lipid droplet numbers. Of 77 validated, structurally diverse hits, 24 increased autophagy flux reporter activity, consistent with accelerated lipid droplet clearance by lipophagy. Of these, we show that CCT020312 activates autophagy independently of mammalian target of rapamycin (mTOR) inhibition, to avoid immunosuppression. CCT020312 reduced insoluble phosphorylated tau levels and tau-mediated neuronal stress vulnerability, as well as reducing intracellular Aβ levels within directly induced neurons bearing epigenetic marks of aging derived from Alzheimer’s patient fibroblasts. Moreover, CCT020312 cleared mutant prion protein aggregates and normalized trafficking deficiencies in axons of a cellular model of familial prion disease. Autophagy is widely considered a promising strategy to attenuate neurodegeneration, and here we introduce a strategy to discover new pharmacology.

Insufficient telomerase activity, stemming from low telomerase reverse transcriptase (TERT) gene transcription, contributes to telomere dysfunction and aging pathologies. Besides its traditional function in telomere synthesis, TERT acts as a transcriptional co-regulator of genes pivotal in aging and age-associated diseases. Here, we report the identification of a TERT activator compound (TAC) that upregulates TERT transcription via the MEK/ERK/AP-1 cascade. In primary human cells and naturally aged mice, TAC-induced elevation of TERT levels promotes telomere synthesis, blunts tissue aging hallmarks with reduced cellular senescence and inflammatory cytokines, and silences p16

Abstract The NLRP3 inflammasome is a cytosolic protein complex important for the regulation and secretion of inflammatory cytokines including IL-1β and IL-18. Aberrant overactivation of NLRP3 is implicated in numerous inflammatory disorders. However, the activation and regulation of NLRP3 inflammasome signaling remains poorly understood, limiting our ability to develop pharmacologic approaches to target this important inflammatory complex. Here, we developed and implemented a high-throughput screen to identify compounds that inhibit inflammasome assembly and activity. From this screen we identify and profile inflammasome inhibition of 20 new covalent compounds across 9 different chemical scaffolds, as well as many known inflammasome covalent inhibitors. Intriguingly, our results indicate that NLRP3 possesses numerous reactive cysteines on multiple domains whose covalent targeting blocks activation of this inflammatory complex. Specifically, focusing on compound VLX1570, which possesses multiple electrophilic moieties, we demonstrate that this compound allows covalent, intermolecular crosslinking of NLRP3 cysteines to inhibit inflammasome assembly. Our results, along with the recent identification of numerous covalent molecules that inhibit NLRP3 inflammasome activation, suggests that NLRP3 serves as a cellular electrophile sensor important for coordinating inflammatory signaling in response to redox stress. Further, our results support the potential for covalent cysteine modification of NLRP3 for regulating inflammasome activation and activity.

Summary Crosstalk between metabolism and stress-responsive signaling is essential to maintaining cellular homeostasis. One way this crosstalk is achieved is through the covalent modification of proteins by endogenous, reactive metabolites that regulate the activity of key stress-responsive transcription factors such as NRF2. Several metabolites including methylglyoxal, glyceraldehyde 3-phosphate, fumarate, and itaconate covalently modify sensor cysteines of the NRF2 regulatory protein KEAP1, resulting in stabilization of NRF2 and activation of its cytoprotective transcriptional program. Here, we employed a shRNA-based screen targeting the enzymes of central carbon metabolism to identify additional regulatory nodes bridging metabolic pathways to NRF2 activation. We found that succinic anhydride, increased by genetic depletion of the TCA cycle enzyme succinyl-CoA synthetase or by direct administration, results in N-succinylation of lysine 131 of KEAP1 to activate NRF2 transcriptional signaling. This study identifies KEAP1 as capable of sensing reactive metabolites not only by several cysteine residues but also by a conserved lysine residue, indicating its potential to sense an expanded repertoire of reactive metabolic messengers.

SUMMARY The extracellular accumulation of glutamate is a pathologic hallmark of numerous neurodegenerative diseases including ischemic stroke and Alzheimer’s disease. At high extracellular concentrations, glutamate causes neuronal damage by promoting oxidative stress which can lead to cellular death. This has led to significant interest in developing pharmacologic approaches to mitigate the oxidative toxicity caused by high levels of glutamate. Here, we show that the small molecule proteostasis regulator AA147 protects against glutamate-induced cell death in a neuronal-derived cell culture model by reducing intracellular levels of reactive oxygen species. While originally developed as an activator of the ATF6 arm of the unfolded protein response, we show AA147-dependent protection against glutamate toxicity is primarily mediated through activation of the NRF2-regulated oxidative stress response. We demonstrate that AA147 activates NRF2 through a mechanism involving metabolic activation to a reactive electrophile and covalent modification of KEAP1 – a mechanism analogous to that involved in AA147-dependent activation of ATF6. These results define the potential for AA147 to protect against glutamate induced oxidative toxicity and highlight the potential for metabolically-activated proteostasis regulators like AA147 to activate both protective ATF6 and NRF2 stress-responsive signaling pathways to mitigate oxidative damage associated with diverse neurologic diseases.