ABSTRACT Cyclin M (CNNM1-4) proteins maintain cellular and body magnesium (Mg 2+ ) homeostasis. Using various biochemical approaches, we have identified members of the CNNM family as direct interacting partners of ADP-ribosylation factor-like protein 15 (ARL15), a small GTP-binding protein. ARL15 interacts with CNNMs at their carboxyl-terminal conserved cystathionine-β-synthase (CBS) domains. In silico modeling of the interaction using the reported structures of both CNNM2 and ARL15 supports that the small GTPase specifically binds the CBS1 domain. Immunocytochemical experiments demonstrate that CNNM2 and ARL15 co-localize in the kidney, with both proteins showing subcellular localization in the Golgi-apparatus. Most importantly, we found that ARL15 is required for forming complex N-glycosylation of CNNMs. Overexpression of ARL15 promotes complex N-glycosylation of CNNM3. Mg 2+ uptake experiments with a stable isotope demonstrate that there is a significant increase of 25 Mg 2+ uptake upon knockdown of ARL15 in multiple kidney cancer cell lines. Altogether, our results establish ARL15 as a novel negative regulator of Mg 2+ transport by promoting the complex N-glycosylation of CNNMs.

Ammonia is a pathogenic factor implicated in the progression of metabolic-associated steatotic liver disease (MASLD). The contribution of the glutaminase 1 (GLS) isoform, an enzyme converting glutamine to glutamate and ammonia, to hepatic ammonia build-up and the mechanisms underlying its upregulation in metabolic-associated steatohepatitis (MASH) remain elusive.

Drug-induced liver injury (DILI) is a significant cause of acute liver failure (ALF) and liver transplantation in the Western world. Acetaminophen (APAP) overdose is a main contributor of DILI, leading to hepatocyte cell death through necrosis. Here, we identified that neddylation, an essential post-translational modification involved in the mitochondria function, was upregulated in liver biopsies from patients with APAP-induced liver injury (AILI) and in mice treated with an APAP overdose. MLN4924, an inhibitor of the neuronal precursor cell-expressed developmentally downregulated protein 8 (NEDD8)-activating enzyme (NAE-1), ameliorated necrosis and boosted liver regeneration in AILI. To understand how neddylation interferes in AILI, whole-body biotinylated NEDD8 (bioNEDD8) and ubiquitin (bioUB) transgenic mice were investigated under APAP overdose with and without MLN4924. The cytidine diphosphate diacylglycerol (CDP-DAG) synthase TAM41, responsible for producing cardiolipin essential for mitochondrial activity, was found modulated under AILI and restored its levels by inhibiting neddylation. Understanding this ubiquitin-like crosstalk in AILI is essential for developing promising targeted inhibitors for DILI treatment.

ABSTRACT Cystathionine β-synthase (CBS), the pivotal enzyme of the reverse transsulfuration pathway, catalyzes the pyridoxal-5’-phosphate-dependent condensation of serine with homocysteine to form cystathionine. Additionally, CBS performs alternative reactions that use homocysteine and cysteine as substrates leading to the endogenous biosynthesis of hydrogen sulfide (H 2 S), an important signal transducer in many physiological and pathological processes. Toxoplasma gondii, the causative agent of toxoplasmosis, encodes a functional CBS ( Tg CBS) that contrary to human CBS, is not allosterically regulated by S-adenosylmethionine and can use both, Ser and O -acetylserine (OAS) as substrates. Tg CBS is also strongly implicated in the production of H 2 S, and thus involved in redox homeostasis of the parasite. Here, we report its crystal structure, the first CBS from a protozoan described so far. Our data reveals a basal-like fold that unexpectedly differs from the active conformations found in other organisms, but structurally similar to the pathogenic activated mutant D444N of the human enzyme.

Background and Aims: Alcohol-related liver disease (ALD) is a leading cause of liver-related mortality worldwide, with limited treatment options beyond abstinence and liver transplantation. Chronic alcohol consumption has been linked to magnesium (Mg 2+ ) deficiency, which can influence the liver disease progression. The mechanisms underlying Mg 2+ homeostasis dysregulation in ALD remain elusive. This study aimed to investigate the role of the Mg 2+ transporter Cyclin M4 (CNNM4) in ALD by analyzing its expression patterns in ALD patients and preclinical animal models. Approach and Results: In this study, CNNM4 is upregulated in the liver of both ALD patients and animal models. CNNM4 overexpression triggers Mg²⁺ homeostasis dysregulation, linked to ALD progression. We propose a novel therapeutic approach for ALD treatment using N-acetylgalactosamine (GalNAc) silencing RNA (siRNA) technology to specifically modulate Cnnm4 expression in the liver, improving mitochondrial function and alleviating ER stress. Notably, silencing Cnnm4 restores protein isoaspartyl methyltransferase (PCMT1) activity, essential for repairing ethanol-induced protein damage. Enhancing mitochondrial activity through Cnnm4-dependent mechanisms increases SAMe levels, crucial for PCMT1 function, highlighting the interconnected roles of mitochondrial health and protein homeostasis in ALD treatment. Conclusions: These findings shed light on the dysregulation of Mg 2+ homeostasis in ALD, providing a promising therapeutic approach targeting CNNM4. GalNAc si Cnnm4 therapy boost the repair processes of ethanol damaged proteins through the upregulation of PCMT1 activity.