Abstract Microglia use a highly complex and dynamic network of processes to sense and respond to their surroundings. Microglial dynamics differ throughout development and in neurological and neuropsychiatric disease, though mechanistic insight into these changes is lacking. Here we identify novel roles for regulators of the actin cytoskeleton in controlling microglial behaviour. We show that the actin branching complex Arp2/3 is critical for maintaining microglial morphology and required for surveillance but not chemotactic motility. Neuropsychiatric disease-associated Cyfip1, a core component of the WAVE regulatory complex that links Rac1 signalling to Arp2/3 activation, is highly expressed in microglia but has unknown function. We report that conditional deletion of Cyfip1 in mouse microglia reduces morphological complexity and surveillance of brain parenchyma, and increases activation state as defined by CD68 expression. Thus, altered actin-dependent microglial dynamics mediated by Cyfip1 and Arp2/3 may contribute to neuropsychiatric disease.

Adaptor protein (AP) complexes have critical roles in transmembrane protein sorting. AP-4 remains poorly understood in the brain despite its loss of function leading to a hereditary spastic paraplegia termed AP-4 deficiency syndrome. Here we demonstrate that knockout (KO) of AP-4 in a mouse model leads to thinning of the corpus callosum and ventricular enlargement, anatomical defects previously described in patients. At the cellular level, we find that AP-4 KO leads to defects in axonal extension and branching, in addition to aberrant distal swellings. Interestingly, we show that ATG9A, a key protein in autophagosome maturation, is critically dependent on AP-4 for its sorting from the trans-golgi network. Failure of AP-4 mediated ATG9A sorting results in its dramatic retention in the trans-golgi network in vitro and in vivo leading to a specific reduction of the axonal pool of ATG9A. As a result, autophagosome biogenesis is aberrant in the axon of AP-4 deficient neurons. The specific alteration to axonal integrity and axonal autophagosome maturation in AP-4 knockout neurons may underpin the pathology of AP-4 deficiency.

Altered excitatory/inhibitory balance is implicated in neuropsychiatric disorders but the genetic aetiology of this is still poorly understood. Copy number variations in CYFIP1 are associated with autism, schizophrenia and intellectual disability but the role of CYFIP1 in regulating synaptic inhibition or excitatory/inhibitory balance remains unclear. We show, CYFIP1, and its paralogue CYFIP2, are enriched at inhibitory postsynaptic sites. While upregulation of CYFIP1 or CYFIP2 increased excitatory synapse number and the frequency of miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs), it had the opposite effect at inhibitory synapses, decreasing their size and the amplitude of miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs). Contrary to CYFIP1 upregulation, its loss in vivo, upon conditional knockout in neocortical principal cells, increased expression of postsynaptic GABAA receptor β2/3-subunits and neuroligin 3 and enhanced synaptic inhibition. Thus, CYFIP1 dosage can bi-directionally impact inhibitory synaptic structure and function, potentially leading to altered excitatory/inhibitory balance and circuit dysfunction in CYFIP1-associated neurodevelopmental disorders.

Abstract Pancreatic cancer is a deadly disease with high rates of metastasis, though how tumor cells establish metastatic lesions is not fully understood. A key feature of primary pancreatic tumors is extensive fibrosis due to deposition of extracellular matrix. While pancreatic cancer cells are programmed by stimuli derived from a stiff ECM, metastasis requires loss of attachment as well as adaptation to a softer microenvironment upon reaching distant sites. Growing evidence suggests that stiff ECM influences pancreatic cancer cell behaviour. Here we argue that this influence is reversible and that pancreatic cancer cells can be reprogrammed upon sensing of soft substrates. Through use of engineered polyacrylamide hydrogels with tuneable mechanical properties, we show that Collagen-VI is specifically upregulated on soft substrates, due to a lack of integrin engagement and low YAP1 activity. Collagen-VI supports migration in vitro and metastasis formation in vivo. Metastatic nodules formed by pancreatic cancer cells lacking Col6a1 expression, were characterised by stromal cell-derived collagen-VI deposition, suggesting that collagen-VI, either cancer or stroma derived, is an essential component of the metastatic niche. Summary Statement Collagen-VI is expressed by pancreatic tumors and metastases in a mechanosensitive way to promote niche colonisation.

Summary Astrocytic GLT-1 is the main glutamate transporter involved in glutamate buffering in the brain, pivotal for glutamate removal at excitatory synapses to terminate neurotransmission and for preventing excitotoxicity. We show here that the surface expression and function of GLT-1 can be rapidly modulated through the interaction of its N-terminus with the nonadrenergic imidazoline-1 receptor protein, Nischarin. The phox domain of Nischarin is critical for interaction and internalization of surface GLT-1. Using live super-resolution imaging, we found that glutamate accelerated Nischarin-GLT-1 internalization into endosomal structures. The surface GLT-1 level increased in Nischarin knockout astrocytes, and this correlated with a significant increase in transporter uptake current. Furthermore, Nischarin knockout in astrocytes is neuroprotective against glutamate excitotoxicity. These data provide new molecular insights into regulation of GLT-1 surface level and function and suggest novel drug targets for the treatment of neurological disorders. Highlights The phox domain of Nischarin interacts with the N-terminal tail of the main astrocyte glutamate transporter, GLT-1. Nischarin promotes internalization of GLT-1 to endosomes. Glutamate modulates GLT-1 surface levels via regulation of the Nischarin-GLT-1 interaction. Genetic loss of Nischarin significantly increases GLT-1 surface expression, resulting in increased glutamate transport currents and enhanced neuroprotection.