Abstract Adaptor protein (AP) complexes are evolutionarily conserved vesicle transport regulators that recruit coat proteins, membrane cargos and coated vesicle accessory proteins. Since in plants endocytic and post-Golgi trafficking intersect at the trans -Golgi network, unique mechanisms for sorting cargos of overlapping vesicular routes are anticipated. The plant AP complexes are part of the sorting machinery, but despite some functional information, their cargoes, accessory proteins, and regulation remain largely unknown. Here, by means of various proteomics approaches, we generated the overall interactome of the five AP and the TPLATE complexes in Arabidopsis thaliana . The interactome converged on a number of hub proteins, including the thus far unknown adaptin binding-like protein, designated P34. P34 interacted with the clathrin-associated AP complexes, controlled their stability and, subsequently, influenced clathrin-mediated endocytosis and various post-Golgi trafficking routes. Altogether, the AP interactome network offers substantial resources for further discoveries of unknown endomembrane trafficking regulators in plant cells.

ABSTRACT A large part of a plants’ developmental plasticity relies on the activities of the phytohormone auxin and the regulation of its own distribution. This process involves a cohort of transcriptional and non-transcriptional effects of auxin on polar auxin transport, regulating the abundancy, biochemical activity and polar localization of the molecular components, predominantly PIN auxin exporters. While the transcriptional auxin signaling cascade has been well characterized, the mechanism and role of non-transcriptional auxin signaling remains largely elusive. Here, we addressed the potential involvement of auxin-induced Ca 2+ signaling in auxin’s inhibitory effect on PIN endocytic trafficking. On the one hand, exogenous manipulations of Ca 2+ availability and signaling effectively antagonized auxin effects suggesting that auxin-induced Ca 2+ signaling is required for inhibition of internalization. On the other hand, we addressed the auxin-mediated inhibition of PIN internalization in the auxin signaling ( tir1afb2,3 ) or Ca 2+ channel ( cngc14 ) mutants. These mutants were strongly defective in auxin-triggered Ca 2+ signaling, but not in auxin-inhibited internalization. These data imply that, while Ca 2+ signaling may be required for normal PIN trafficking, auxin-mediated increase in Ca 2+ signaling is not a direct part of a downstream mechanism that mediates auxin effects on Brefeldin A-visualized PIN intercellular aggregation. These contrasting results obtained by comparing the mutant analysis versus the exogenous manipulations of Ca 2+ availability and signaling illustrate the critical importance of genetics to unravel the role of Ca 2+ in a process of interest.

Accumulating evidence suggests the hippocampus being involved in, and modified with, chronic neuropathic pain. However, it is still not clear whether hippocampal activity has direct control over neuropathic behaviors. Here we show that activation of the dorsal, but not ventral, hippocampus, by glutamate microinjection or by chemogenetically increasing excitability (PSAM/PSEM), completely or partially reversed neuropathic behaviors: tactile allodynia and thermal hyperalgesia in the models of spared nerve injury and lumbar spinal nerve ligation. Using a new methodology (chemo-fMRI), where we combine awake resting state brain imaging with viral vector mediated chemogenetic activation (PSAM/PSEM), we could demonstrate that increased excitability of dorsal hippocampus neurons altered resting state functional connectivity within circuitry specifically related to the extent of diminution of neuropathic behavior (tactile allodynia). The identified circuitry most reliably (survived a validation procedure) identified dorsal hippocampal connections to the somatosensory cortex and the thalamus. Moreover, anterograde tracing indicated non-overlapping projections from dorsal and ventral hippocampus. Thus, the present study exhibits a novel causal role for the dorsal hippocampus, and mediating circuitry, controlling neuropathic pain-related behaviors. Altogether, these results imply downregulation of dorsal hippocampus circuitry in chronic neuropathic pain; the activation of which reverses pain behaviors either through disruption of accumulated memories and/or by enhancing extinction circuitry.

Thiol-based redox-regulation is vital to coordinate chloroplast functions depending on illumination. Yet, how the redox-cascades of the thioredoxin and glutathione redox machineries integrate metabolic regulation and reactive oxygen species (ROS) detoxification remains largely unresolved. We investigate if maintaining a highly reducing stromal glutathione redox potential (EGSH) via glutathione reductase (GR) is necessary for functional photosynthesis and plant growth. Since absence of the plastid/mitochondrial GR is embryo-lethal in Arabidopsis thaliana, we used the model moss Physcomitrella patens to create knock-out lines. We dissect the role of GR in chloroplasts by in vivo monitoring stromal EGSH dynamics, and reveal changes in protein abundances by metabolic labelling. Whereas stromal EGSH is highly reducing in wildtype and clearly responsive to light, the absence of GR leads to a partial oxidation, which is not rescued by light. Photosynthetic performance and plant growth are decreased with increasing light intensities, while ascorbate and zeaxanthin levels are elevated. An adjustment of chloroplast proteostasis is pinpointed by the induction of plastid protein repair and degradation machineries. Our results indicate that the plastid thioredoxin and glutathione redox systems operate largely independently. They reveal a critical role of GR in maintaining efficient photosynthesis.