ABSTRACT As neurons establish extensive connections throughout the central nervous system, the transport of cargo along the microtubule network of the axon is crucial for differentiation and homeostasis. Specifically, building blocks such as membrane and cytoskeletal components, organelles, transmembrane receptors, adhesion molecules, and peptide neurotransmitters all require proper transport to the presynaptic compartment. Here, we identify a novel complex regulating vesicular endoplasmic reticulum transport in neurites, composed of C LN6: an ER-associated protein of relatively unknown function implicated in CLN6-Batten disease; C RMP2: a tubulin binding protein important in regulating neurite microtubule dynamics; and K LC4: a classic transport motor protein. We show that this “CCK” complex allows ER-derived vesicles to migrate to the distal end of the axon, aiding in proper neurite outgrowth and arborization. In the absence of CLN6, the CCK complex does not function effectively, leading to reduced vesicular transport, stunted neurite outgrowth, and deficits in CRMP2 binding to other protein partners. Treatment with a CRMP2 modulating compound, lanthionine ketimine ester, partially restores these deficits in CLN6-deficient mouse neurons, indicating that stabilization of CRMP2 interacting partners may prove beneficial in lieu of complete restoration of the CCK complex. Taken together, these findings reveal a novel mechanism of ER-derived vesicle transport in the axon and provide new insights into therapeutic targets for neurodegenerative disease.

Abstract Batten disease is unique among lysosomal storage disorders for the early and profound manifestation in the central nervous system, but little is known regarding potential neuron-specific roles for the disease-associated proteins. We demonstrate substantial overlap in the protein interactomes of three transmembrane Batten proteins (CLN3, CLN6, and CLN8), and that their absence leads to synaptic depletion of key partners (i.e. SNAREs and tethers) and aberrant synaptic SNARE dynamics in vivo , demonstrating a novel shared etiology.

Abstract Cognitive or motor impairment is common among individuals with neurofibromatosis type 1 (NF1), an autosomal dominant tumor‐predisposition disorder. As many as 70% of children with NF1 report difficulties with spatial/working memory, attention, executive function, and fine motor movements. In contrast to the utilization of various Nf1 mouse models, here we employ an NF1 +/ex42del miniswine model to evaluate the mechanisms and characteristics of these presentations, taking advantage of a large animal species more like human anatomy and physiology. The prefrontal lobe, anterior cingulate, and hippocampus from NF1 +/ex42del and wild‐type miniswine were examined longitudinally, revealing abnormalities in mature oligodendrocytes and astrocytes, and microglial activation over time. Imbalances in GABA: Glutamate ratios and GAD67 expression were observed in the hippocampus and motor cortex, supporting the role of disruption in inhibitory neurotransmission in NF1 cognitive impairment and motor dysfunction. Moreover, NF1 +/ex42del miniswine demonstrated slower and shorter steps, indicative of a balance‐preserving response commonly observed in NF1 patients, and progressive memory and learning impairments. Collectively, our findings affirm the effectiveness of NF1 +/ex42del miniswine as a valuable resource for assessing cognitive and motor impairments associated with NF1, investigating the involvement of specific neural circuits and glia in these processes, and evaluating potential therapeutic interventions.

Abstract Lysosomal storage disorders (LSDs) are a genetically and clinically diverse group of diseases characterized by lysosomal dysfunction. Batten disease is a family of severe LSDs primarily impacting the central nervous system. Here we show that AF38469, a small molecule inhibitor of sortilin, improves lysosomal and glial pathology across multiple LSD models. Live-cell imaging and comparative transcriptomics demonstrates that the transcription factor EB (TFEB), an upstream regulator of lysosomal biogenesis, is activated upon treatment with AF38469. Utilizing CLN2 and CLN3 Batten disease mouse models, we performed a short-term efficacy study and show that treatment with AF38469 prevents the accumulation of lysosomal storage material and the development of neuroinflammation, key disease associated pathologies. Tremor phenotypes, an early behavioral phenotype in the CLN2 disease model, were also completely rescued. These findings reveal sortilin inhibition as a novel and highly efficacious therapeutic modality for the treatment of multiple forms of Batten disease.