A cholesterol-mTORC1 axis may play a role in metabolic homeostasis in normal and disease states.

Nephropathic cystinosis is a severe monogenetic kidney disorder caused by mutations in CTNS , encoding the lysosomal transporter cystinosin, resulting in lysosomal cystine accumulation. The sole treatment, cysteamine, slows down the disease progression, but does not correct the established proximal tubulopathy. Here, we developed a new therapeutic strategy by applying an omics-based strategy to expand our knowledge on the complexity of the disease and prioritize drug targets in cystinosis. We identified alpha-ketoglutarate as a key metabolite linking cystinosin loss, lysosomal autophagy defect and proximal tubular impairment in cystinosis. This insight offered a bicalutamide-cysteamine combination treatment as a novel dual target pharmacological approach for the phenotypical correction of cystinotic proximal tubule cells, patient-derived kidney tubuloids and cystinotic zebrafish.

The vacuolar protein sorting protein 41 (VPS41) is a neuroprotective protein in models of Parkinson's disease (PD). As part of the HOPS (Homotypic fusion and Protein Sorting) complex, VPS41 regulates fusion of lysosomes with late endosomes and autophagosomes. Independent of HOPS, VPS41 regulates transport of newly synthesized lysosomal membrane proteins and secretory proteins. Here we report two brothers with compound heterozygous mutations in VPS41 (VPS41-R662* and VPS41-S285P), born to healthy and non-consanguineous parents. Both patients displayed transient retinal dystrophy, ataxia and dystonia, with brain MRI findings of cerebellar atrophy and a thin saber-shape corpus callosum. Patient-derived fibroblasts contained enzymatically active lysosomes that were poorly reached by endocytic cargo and failed to attract the mTORC1 complex. Consequently, transcription factor TFE3, a driver of autophagy and lysosomal genes, showed continuous nuclear localization which resulted in elevated LC3-II levels and an impaired response to nutrient starvation. CRISPR/CAS VPS41 HeLa knockout cells showed a similar phenotype that could be rescued by wildtype VPS41 but not by VPS41-S285P or VPS41-R662*. mTORC1 inhibition was also seen after knockout of HOPS subunits VPS11 or VPS18. Regulated neuropeptide secretion in PC12 VPS41 knockout cells was rescued by VPS41-S285P expression, indicating that this HOPS-independent function was preserved. Co-expression of the VPS41-S285P and VPS41-R662* variants in a C. elegans model of PD abolished the protective effect of VPS41 against α-synuclein-induced neurodegeneration. We conclude that both disease-associated VPS41 variants specifically abrogate HOPS function, which leads to a delay in endocytic cargo delivery to lysosomes, mTORC1 inhibition and irresponsiveness to autophagic clues. Our studies signify a link between HOPS function and mTORC1 signaling and imply that HOPS function is required for the neuroprotective effect of VPS41 in PD.

Abstract Insulin secretory granules (SGs) mediate the regulated secretion of insulin, which is essential for glucose homeostasis. The basic machinery responsible for this regulated exocytosis consists of specific proteins present both at the plasma membrane and on insulin SGs. The protein composition of insulin SGs thus dictates their release properties, yet the mechanisms controlling insulin SG formation, which determines this molecular composition, remain poorly understood. VPS41, a component of the endo-lysosomal tethering HOPS complex, was recently identified as a cytosolic factor involved in the formation of neuroendocrine and neuronal granules. We now find that VPS41 is required for insulin SG biogenesis and regulated insulin secretion. Loss of VPS41 in pancreatic β-cells leads to a reduction in insulin SG number, changes in their transmembrane protein composition, and defects in granule regulated exocytosis. Exploring a human point mutation, identified in patients with neurological but no endocrine defects, we show that the effect on SG formation is independent of HOPS complex formation. Finally, we report that mice with a deletion of VPS41 specifically in β-cells develop diabetes due to severe depletion of insulin SG content and a defect in insulin secretion. In sum, our data demonstrate that VPS41 contributes to glucose homeostasis and metabolism.