Severe childhood autosomal recessive muscular dystrophy (SCARMD) is a progressive muscle-wasting disorder common in North Africa that segregates with microsatellite markers at chromosome 13q12. Here, it is shown that a mutation in the gene encoding the 35-kilodalton dystrophin-associated glycoprotein, γ-sarcoglycan, is likely to be the primary genetic defect in this disorder. The human γ-sarcoglycan gene was mapped to chromosome 13q12, and deletions that alter its reading frame were identified in three families and one of four sporadic cases of SCARMD. These mutations not only affect γ-sarcoglycan but also disrupt the integrity of the entire sarcoglycan complex.

Abstract DnaJ homolog, subfamily B, member 4, a member of the heat shock protein 40 chaperones encoded by DNAJB4 , is highly expressed in myofibers. We identified a heterozygous c.270 T>A (p.F90L) variant in DNAJB4 in a family with a dominantly inherited distal myopathy, in which affected members have specific features on muscle pathology represented by the presence of cytoplasmic inclusions and the accumulation of desmin, p62, HSP70 and DNAJB4 predominantly in type 1 fibers. Both Dnajb4- F90L knock-in and knockout mice developed muscle weakness and recapitulated the patient muscle pathology in the soleus muscle, where DNAJB4 has the highest expression. These data indicate that the identified variant is causative resulting in defective chaperone function and selective muscle degeneration in specific muscle fibers. This study demonstrates the importance of DNAJB4 in skeletal muscle proteostasis by identifying the associated chaperonopathy.

Abstract Mutations in the type 1 ryanodine receptor (RyR1), a Ca 2+ release channel in skeletal muscle, hyperactivate the channel to cause malignant hyperthermia (MH) and are implicated in severe heat stroke. Dantrolene, the only approved drug for MH, has the disadvantages of having very poor water solubility and long plasma half-life. We show here that a novel RyR1-selective inhibitor, 6,7-(methylenedioxy)-1-octyl-4-quinolone-3-carboxylic acid (Compound 1, Cpd1), effectively prevents and treats MH and heat stroke in several mouse models relevant to MH. Cpd1 reduced resting intracellular Ca 2+ , inhibited halothane- and isoflurane-induced Ca 2+ release, suppressed caffeine-induced contracture in skeletal muscle, reduced sarcolemmal cation influx, and prevented or reversed the fulminant MH crisis induced by isoflurane anesthesia and rescued animals from heat stroke caused by environmental heat stress. Notably, Cpd1 has great advantages of better water solubility and rapid clearance in vivo over dantrolene. Cpd1 has the potential to be a promising new candidate for effective treatment of patients carrying RyR1 mutations.

Abstract The degradation of cellular components plays an essential role in homeostasis. However, the known degradation pathways cannot account for the levels of proteolysis in cells. Here, we demonstrate that cytosolic proteins are imported into lysosomes in an ATP-dependent manner for degradation through a direct uptake mechanism distinct from any known pathway. SIDT2, a lysosomal membrane protein previously reported as an RNA transporter, translocates substrate proteins across the lysosomal membrane. Furthermore, we identify a dominant-negative mutation in SIDT2 that causes neuropathy and distal myopathy with rimmed vacuoles, a protein aggregation disease in humans. We generate Sidt2 knockout mice, recapitulating the characteristic features of this disease. Our results reveal a novel degradation pathway and illustrate its crucial role in cellular proteostasis, physiology, and pathophysiology. One Sentence Summary Discovery of a novel proteolytic pathway in cells, the dysfunction of which leads to protein aggregation disease in humans.