SUMMARY We recently hypothesized that parkin plays a role in redox homeostasis and provided evidence that it directly reduces hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) in vitro . Here, we examined this anti-oxidant activity in vivo . Informed by findings in human brain, we demonstrate that elevated oxidative stress promotes parkin insolubility in mice. In normal mouse brain parkin was partially oxidized, e.g ., at cysteines 195 and 252, which was augmented by oxidative stress. Although under basal conditions H 2 O 2 levels were unchanged in adult prkn -/- brain, a parkin-dependent reduction of cytosolic H 2 O 2 was observed when mitochondria were impaired, either due to neurotoxicant exposure (MPTP) or Sod2 haploinsufficiency. In accordance, markers of oxidative stress, e.g ., protein carbonylation and nitrotyrosination, were elevated in the cytosol but not in mitochondria from prkn -/- mice. Nevertheless, this rise in oxidative stress led to changes in mitochondrial enzyme activities and the metabolism of glutathione in cells and mammalian brain. In parkin’s absence reduced glutathione concentrations were increased including in human cortex. This compensation was not due to new glutathione synthesis but attributed to elevated oxidized glutathione (GSSG)-reductase activity. Moreover, we discovered that parkin also recycled GSSG to its reduced form. With this reaction, parkin became S-glutathionylated, e.g ., at cysteines 59 and human-specific 95. This oxidative modification was reversed by glutaredoxin. Our results demonstrate that cytosolic parkin mediates anti-oxidant reactions including H 2 O 2 reduction and glutathione regeneration. These reducing activities lead to a range of oxidative modifications in parkin itself. In parkin-deficient brain oxidative stress rises despite changes to maintain redox balance.

ZFYVE21 is an ancient, endosome-associated protein that is highly expressed in endothelial cells (ECs) but whose function(s) in vivo are undefined. Here, we identified ZFYVE21 as an essential regulator of vascular barrier function in the aging kidney. ZFYVE21 levels significantly decline in ECs in aged human and mouse kidneys. To investigate attendant effects, we generated EC-specific Zfyve21

The Spo0B-associated GTP-binding (Obg) proteins occupy a wide variety of roles in the viability of nearly all bacteria. Its detailed roles in higher plants have not yet been elucidated. A novel rice thermo-sensitive virescent mutant tsv3 was identified in this study that displayed albino phenotype at 20°C before the 3-leaf stage while being normal green at 32°C or even at 20°C after the 4-leaf stage. The mutant phenotype was aligned with altered chlorophyll (Chl) content and chloroplast development. Map-based cloning and complementation test showed that TSV3 encoded a kind of small GTP binding protein. Subcellular localization revealed that TSV3 was in chloroplast. TSV3 transcripts were highly expressed in leaves and weak or undetectable in other tissues, suggesting the tissue-specific expression. In tsv3 mutant, the transcriptional levels of certain genes associated with biogenesis of chloroplast ribosomes 50S subunit were severely decreased at the 3-leaf-stage under cold stress, but could be recovered to normal levels at a higher temperature (32°C). The observations from this study indicated that the rice nuclear-encoded TSV3 plays important roles in chloroplast development at early leaf stage under cold stress.

Abstract The mechanisms by which parkin protects the adult human brain from Parkinson disease remain incompletely understood. We hypothesized that parkin cysteines participate in redox reactions, which are reflected in its posttranslational modifications. We found that in human control brain, including the S. nigra , parkin is largely insoluble after age 40 years, which is linked to its oxidation, e.g., at Cys95 and Cys253. In mice, oxidative stress increases posttranslational modifications at parkin cysteines and reduces its solubility. Oxidation of recombinant parkin also promotes insolubility and aggregate formation, but in parallel, lowers hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). This thiol-based redox activity is diminished by parkin point mutants, e.g., p.C431F and p.G328E. Intriguingly, in parkin-deficient human brain H 2 O 2 concentrations are elevated. In prkn- null mice, H 2 O 2 levels are dysregulated under oxidative stress conditions, such as acutely by MPTP-toxin exposure or chronically due to a second genetic hit. In dopamine toxicity studies, wild-type parkin, but not disease-linked mutants, protects human dopaminergic M17 cells, in part through lowering H 2 O 2 . Parkin also neutralizes reactive, electrophilic dopamine metabolites via adduct formation, which occurs foremost at primate-specific Cys95. Further, wild-type but not p.C95A-mutant parkin augments melanin formation. In sections of normal, adult human midbrain, parkin specifically co-localizes with neuromelanin pigment, frequently within LAMP-3/CD63 + lysosomes. We conclude that oxidative modifications of parkin cysteines are associated with protective outcomes, which include the reduction of H 2 O 2 , conjugation of reactive dopamine metabolites, sequestration of radicals within insoluble aggregates, and increased melanin formation. The loss of these redox effects may augment oxidative stress in dopamine producing neurons of mutant PRKN allele carriers, thereby contributing to neurodegeneration.