The ribbon complex of retinal photoreceptor synapses represents a specialization of the cytomatrix at the active zone (CAZ) present at conventional synapses. In mice deficient for the CAZ protein Bassoon, ribbons are not anchored to the presynaptic membrane but float freely in the cytoplasm. Exploiting this phenotype, we dissected the molecular structure of the photoreceptor ribbon complex. Identifiable CAZ proteins segregate into two compartments at the ribbon: a ribbon-associated compartment including Piccolo, RIBEYE, CtBP1/BARS, RIM1, and the motor protein KIF3A, and an active zone compartment including RIM2, Munc13-1, a Ca2+ channel α1 subunit, and ERC2/CAST1. A direct interaction between the ribbon-specific protein RIBEYE and Bassoon seems to link the two compartments and is responsible for the physical integrity of the photoreceptor ribbon complex. Finally, we found the RIBEYE homologue CtBP1 at ribbon and conventional synapses, suggesting a novel role for the CtBP/BARS family in the molecular assembly and function of central nervous system synapses.

Abstract Glycine receptor-mediated inhibitory neurotransmission is key for spinal cord function. Recent observations suggested that by largely elusive mechanisms also glycinergic synapses display synaptic plasticity. We here identify syndapin I as critical player. Interestingly, syndapin I cooperates but in part also competes with gephyrin. Syndapin I deficiency led to fragmentation of glycine receptor fields, more disperse receptors and increased receptor mobility. Kainate treatment highlighted syndapin I’s importance even more. Our analyses unveiled that PKC-mediated S403 phosphorylation-mediated glycine receptor β decoupling from gephyrin scaffolds simultaneously promoted syndapin I association. In line, kainate-treated syndapin I KO spinal cords showed even more severe receptor field fragmentation. Furthermore, syndapin I deficiency completely disrupted kainate-induced glycine receptor internalization. Together, this unveiled important mechanisms controlling the number and organization of glycine receptor fields at inhibitory postsynapses during both steady-state and kainate-induced synaptic rearrangement - principles organizing and fine-tuning synaptic efficacy of inhibitory synapses in the spinal cord.

More than two million people worldwide are affected by life-threatening, invasive fungal infections annually. Candida species are the most common cause of nosocomial, invasive fungal infections and are associated with mortality rates above 40%. Despite the increasing incidence of drug-resistance, the development of novel antifungal formulations has been limited. Here we investigate the antifungal mode of action and therapeutic potential of positively charged, synthetic peptide mimics to combat Candida albicans infections. Our data indicates that these synthetic polymers cause endoplasmic reticulum stress and affect protein glycosylation, a mode of action distinct from currently approved antifungal drugs. The most promising polymer composition damaged the mannan layer of the cell wall, with additional membrane-disrupting activity. The synergistic combination of the polymer with caspofungin prevented infection of human epithelial cells in vitro, improved fungal clearance by human macrophages, and significantly increased host survival in a Galleria mellonella model of systemic candidiasis. Additionally, prolonged exposure of C. albicans to the synergistic combination of polymer and caspofungin did not lead to the evolution of tolerant strains in vitro. Together, this work highlights the enormous potential of these synthetic peptide mimics to be used as novel antifungal formulations as well as adjunctive antifungal therapy.

Abstract More than two million people worldwide are affected by life-threatening, invasive fungal infections annually. Candida species are the most common cause of nosocomical, invasive fungal infections and are associated with mortality rates above 40%. Despite the increasing incidence of drug-resistance, the development of novel antifungal formulations has been limited. Here we investigate the antifungal mode of action and therapeutic potential of positively charged, synthetic peptide mimics to combat infections by Candida albicans . These synthetic polymers cause stress to the endoplasmic reticulum and affect protein glycosylation, a distinct mode of action compared to currently approved antifungal drugs. The most promising polymer composition caused damage to the mannan layer of the cell wall, with additional membrane-disrupting activity. The synergistic combination of the polymer with caspofungin prevented infection of human epithelial cells in vitro , improved fungal clearance by human macrophages, and significantly increased host survival in a Galleria mellonella model of systemic candidiasis. Additionally, prolonged exposure of C. albicans to the synergistic combination of polymer and caspofungin did not lead to the evolution of resistant strains in vitro . Together, this work highlights the enormous potential of these synthetic peptide mimics to be used as novel antifungal formulations as well as adjunctive antifungal therapy.

Abstract Derailed signaling originating from the plasma membrane is associated with many types of cancer. Different human cancers and thrombocytopenia are linked to ANKRD26 mutations. We unveil that Ankrd26 is a plasma membrane-localized protein forming nanoclusters and that Ankrd26 is critical for retinoic acid/BDNF-induced neuroblastoma differentiation. An N-terminal amphipathic structure lacking in an AML-associated Ankrd26 mutant is indispensable for membrane binding and bending by partial membrane insertion and renders Ankrd26 inactive in both gain-of-function and loss-of- function/rescue studies addressing cellular differentiation. In a papillary thyroid carcinoma-linked mutant, truncated Ankrd26 is fused with the kinase domain of the protooncogene RET. Our data show that the Ankrd26 part of this fusion mutant mediates anchoring of the RET kinase domain to the plasma membrane and self-association by the coiled coil domain of Ankrd26. Ankrd26-RET fusion led to massively increased ERK1/2 activity and RET autophosphorylation at both Y905 and Y1015, i.e. caused aberrant RET signaling. Our results highlight the importance and molecular details of Ankrd26-mediated organizational platforms for cellular differentiation and signaling pathways from the plasma membrane, which, if derailed, lead to cancer-associated pathomechanisms involving the unveiled Ankrd26 properties.

Abstract Ischemic stroke is a major cause of death and long-term disability. We demonstrate that middle cerebral artery occlusion in mice leads to a strong decline in dendritic arborization of penumbral neurons. These defects were subsequently repaired by an ipsilateral recovery process requiring the actin nucleator Cobl. Ischemic stroke and excitotoxicity, caused by calpain-mediated proteolysis, significantly reduced Cobl levels. In an apparently unique manner among excitotoxicity-affected proteins, this Cobl decline was rapidly restored by increased mRNA expression and Cobl then played a pivotal role in post-stroke dendritic arbor repair in peri-infarct areas. In Cobl KO mice, the dendritic repair window determined to span day 2-4 post-stroke in WT strikingly passed without any dendritic regrowth. Instead, Cobl KO penumbral neurons of the primary motor cortex continued to show the dendritic impairments caused by stroke. Our results thereby highlight a powerful post-stroke recovery process and identified causal molecular mechanisms critical during post-stroke repair.

Abstract Local actin filament formation is indispensable for development of the dendritic arbor of neurons. We show that, surprisingly, the action of single actin filament-promoting factors was insufficient for powering dendritogenesis. Instead, this process required the actin nucleator Cobl and its only evolutionary distant ancestor Cobl-like acting interdependently. This coordination between Cobl-like and Cobl was achieved by physical linkage by syndapin I. Syndapin I formed nanodomains at convex plasma membrane areas at the base of protrusive structures and interacted with three motifs in Cobl-like, one of which was Ca 2+ /calmodulin-regulated. Consistently, syndapin I, Cobl-like’s newly identified N terminal calmodulin-binding site and the single Ca 2+ /calmodulin-responsive syndapin-binding motif all were critical for Cobl-like’s functions. In dendritic arbor development, local Ca 2+ /CaM-controlled actin dynamics thus relies on regulated and physically coordinated interactions of different F-actin formation-promoting factors and only together they have the power to bring about the sophisticated neuronal morphologies required for neuronal network formation.