Dendritic cells (DCs) have the unique capacity to initiate primary and secondary immune responses1,2,3. They acquire antigens in peripheral tissues and migrate to lymphoid organs where they present processed peptides to T cells. DCs must therefore exist in distinct functional states, an idea that is supported by observations that they downregulate endocytosis and upregulate surface molecules of the class II major histocompatibility complex (MHC) upon maturation4,5,6,7. Here we investigate the features of DC maturation by reconstituting the terminal differentiation of mouse DCs in vitro and in situ. We find that early DCs, corresponding to those found in peripheral tissues, exhibit a phenotype in which most class II molecules are intracellular and localized to lysosomes. Upon maturation, these cells give rise to a new intermediate phenotype in which intracellular class II molecules are found in peripheral non-lysosomal vesicles, similar to the specialized CIIV population seen in B cells. The intermediate cells then differentiate into late DCs which express almost all of their class II molecules on the plasma membrane. These variations in class II compartmentalization are accompanied by dramatic alterations in the intracellular transport of the new class II molecules and in antigen presentation. We found that although early DCs could not present antigen immediately after uptake, efficient presentation of the previously internalized antigen occurred after maturation, 24–48 hours later. By regulating class II transport and compartmentalization, DCs are able to delay antigen display, a property crucial to their role in immune surveillance.

In response to inflammatory stimulation, dendritic cells (DCs) have a remarkable pattern of differentiation (maturation) that exhibits specific mechanisms to control immunity. Here, we show that in response to Lipopolysaccharides (LPS), several microRNAs (miRNAs) are regulated in human monocyte-derived dendritic cells. Among these miRNAs, miR-155 is highly up-regulated during maturation. Using LNA silencing combined to microarray technology, we have identified the Toll-like receptor/interleukin-1 (TLR/IL-1) inflammatory pathway as a general target of miR-155. We further demonstrate that miR-155 directly controls the level of TAB2, an important signal transduction molecule. Our observations suggest, therefore, that in mature human DCs, miR-155 is part of a negative feedback loop, which down-modulates inflammatory cytokine production in response to microbial stimuli.

Phosphorylation of the eukaryotic initiation factor 2 α subunit (eIF2α) is increased in the brains of Alzheimer's disease patients and model mice. Here the authors show that knocking down two kinases that phosphorylate eIF2α, PERK and GCN2, rescues protein synthesis, synaptic plasticity and behavioral deficits in Alzheimer's disease model mice. Expression of long-lasting synaptic plasticity and long-term memory requires protein synthesis, which can be repressed by phosphorylation of eukaryotic initiation factor 2 α-subunit (eIF2α). Elevated phosphorylation of eIF2α has been observed in the brains of Alzheimer's disease patients and Alzheimer's disease model mice. Therefore, we tested whether suppressing eIF2α kinases could alleviate synaptic plasticity and memory deficits in Alzheimer's disease model mice. Genetic deletion of eIF2α kinase PERK prevented enhanced phosphorylation of eIF2α and deficits in protein synthesis, synaptic plasticity and spatial memory in mice that express familial Alzheimer's disease–related mutations in APP and PSEN1. Similarly, deletion of another eIF2α kinase, GCN2, prevented impairments of synaptic plasticity and defects in spatial memory exhibited by the Alzheimer's disease model mice. Our findings implicate aberrant eIF2α phosphorylation as a previously unidentified molecular mechanism underlying Alzheimer's disease–related synaptic pathophysioloy and memory dysfunction and suggest that PERK and GCN2 are potential therapeutic targets for treatment of individuals with Alzheimer's disease.

Dendritic cells (DCs) are a complex group of cells that play a critical role in vertebrate immunity. Lymph-node resident DCs (LN-DCs) are subdivided into conventional DC (cDC) subsets (CD11b and CD8α in mouse; BDCA1 and BDCA3 in human) and plasmacytoid DCs (pDCs). It is currently unclear if these various DC populations belong to a unique hematopoietic lineage and if the subsets identified in the mouse and human systems are evolutionary homologs. To gain novel insights into these questions, we sought conserved genetic signatures for LN-DCs and in vitro derived granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) DCs through the analysis of a compendium of genome-wide expression profiles of mouse or human leukocytes. We show through clustering analysis that all LN-DC subsets form a distinct branch within the leukocyte family tree, and reveal a transcriptomal signature evolutionarily conserved in all LN-DC subsets. Moreover, we identify a large gene expression program shared between mouse and human pDCs, and smaller conserved profiles shared between mouse and human LN-cDC subsets. Importantly, most of these genes have not been previously associated with DC function and many have unknown functions. Finally, we use compendium analysis to re-evaluate the classification of interferon-producing killer DCs, lin-CD16+HLA-DR+ cells and in vitro derived GM-CSF DCs, and show that these cells are more closely linked to natural killer and myeloid cells, respectively. Our study provides a unique database resource for future investigation of the evolutionarily conserved molecular pathways governing the ontogeny and functions of leukocyte subsets, especially DCs.

The lysosome is the final destination for degradation of endocytic cargo, plasma membrane constituents, and intracellular components sequestered by macroautophagy. Fusion of endosomes and autophagosomes with the lysosome depends on the GTPase Rab7 and the homotypic fusion and protein sorting (HOPS) complex, but adaptor proteins that link endocytic and autophagy pathways with lysosomes are poorly characterized. Herein, we show that Pleckstrin homology domain containing protein family member 1 (PLEKHM1) directly interacts with HOPS complex and contains a LC3-interacting region (LIR) that mediates its binding to autophagosomal membranes. Depletion of PLEKHM1 blocks lysosomal degradation of endocytic (EGFR) cargo and enhances presentation of MHC class I molecules. Moreover, genetic loss of PLEKHM1 impedes autophagy flux upon mTOR inhibition and PLEKHM1 regulates clearance of protein aggregates in an autophagy- and LIR-dependent manner. PLEKHM1 is thus a multivalent endocytic adaptor involved in the lysosome fusion events controlling selective and nonselective autophagy pathways.

In this study, the principles of surface sensing of translation (SUnSET) were used to develop a nonradioactive method for ex vivo and in vivo measurements of protein synthesis (PS). Compared with controls, we first demonstrate excellent agreement between SUnSET and a [(3)H]phenylalanine method when detecting synergist ablation-induced increases in skeletal muscle PS ex vivo. We then show that SUnSET can detect the same synergist ablation-induced increase in PS when used in vivo (IV-SUnSET). In addition, IV-SUnSET detected food deprivation-induced decreases in PS in the heart, kidney, and skeletal muscles, with similar changes being visualized with an immunohistochemical version of IV-SUnSET (IV-IHC-SUnSET). By combining IV-IHC-SUnSET with in vivo transfection, we demonstrate that constitutively active PKB induces a robust increase in skeletal muscle PS. Furthermore, transfection with Ras homolog enriched in brain (Rheb) revealed that a PKB-independent activation of mammalian target of rapamycin is also sufficient to induce an increase in skeletal muscle PS. Finally, IV-IHC-SUnSET exposed the existence of fiber type-dependent differences in skeletal muscle PS, with PS in type 2B and 2X fibers being significantly lower than that in type 2A fibers within the same muscle. Thus, our nonradioactive method allowed us to accurately visualize and quantify PS under various ex vivo and in vivo conditions and revealed novel insights into the regulation of PS in skeletal muscle.

Binding of endocytic carrier vesicles to microtubules depends on the microtubule-binding protein CLIP-170 in vitro. In vivo, CLIP-170 colocalizes with a subset of transferrin receptor-positive endocytic structures and, more extensively, with endosomal tubules induced by brefeldin A. The structure of CLIP-170 has been analyzed by cloning its cDNA. The predicted non-helical C- and N-terminal domains of the homodimeric protein are connected by a long coiled-coil domain. We have identified a novel motif present in a tandem repeat in the N-terminal domain of CLIP-170 that is involved in binding to microtubules. This motif is also found in the Drosophila Glued and yeast BIK1 proteins. These features, together with its very elongated structure, suggest that CLIP-170 belongs to a novel class of proteins, cytoplasmic linker proteins (CLIPs), mediating interactions of organelles with microtubules.

Ischemic stroke under the age of 45 is not uncommon (± 10% of stroke victims). Overall, the most common causes of stroke are emboli of cardiac origin, arterial dissection, and migraine. Atherosclerosis is unusual. Cerebral angiography and echocardiography are indicated in all adults presenting with stroke younger than 45 years of age. Prognosis is reasonable.

Mice overexpressing eIF4E show autism-related behaviours and altered synaptic activity in the hippocampus, prefrontal cortex and striatum, and these phenotypes can be rescued with the cap-dependent translation inhibitor 4EGI-1. Aberrant protein synthesis has been hypothesized as one causal mechanism of autism spectrum disorders (ASDs), but the details of which pathways are disrupted remain unknown. Disruption of eIF4E, a key factor for translation initiation, has been associated with human autism, and now two independent papers implicate excessive cap-dependent translation in synaptic and ASD-related behavioural deficits in mice. Nahum Sonenberg and colleagues show that mice lacking 4E-BP2, an eIF4E repressor, display increased translation of neuroligins, synaptic proteins strongly implicated in autism. The mice also display ASD-related behaviors and alterations in hippocampal synaptic activity, which are reversed by normalization of eIF4E activity or neuroligin 1 levels. Eric Klann and colleagues show that mice overexpressing eIF4E also display ASD-related behaviours and altered synaptic activity in the hippocampus, prefrontal cortex and striatum, and that some phenotypes can be rescued with the cap-dependent translation inhibitor 4EGI-1. The converging results from these two studies implicate cap-dependent translation as a potential therapeutic target for treatment of ASD-related symptoms. Autism spectrum disorders (ASDs) are an early onset, heterogeneous group of heritable neuropsychiatric disorders with symptoms that include deficits in social interaction skills, impaired communication abilities, and ritualistic-like repetitive behaviours1,2. One of the hypotheses for a common molecular mechanism underlying ASDs is altered translational control resulting in exaggerated protein synthesis3. Genetic variants in chromosome 4q, which contains the EIF4E locus, have been described in patients with autism4,5. Importantly, a rare single nucleotide polymorphism has been identified in autism that is associated with increased promoter activity in the EIF4E gene6. Here we show that genetically increasing the levels of eukaryotic translation initiation factor 4E (eIF4E) in mice7 results in exaggerated cap-dependent translation and aberrant behaviours reminiscent of autism, including repetitive and perseverative behaviours and social interaction deficits. Moreover, these autistic-like behaviours are accompanied by synaptic pathophysiology in the medial prefrontal cortex, striatum and hippocampus. The autistic-like behaviours displayed by the eIF4E-transgenic mice are corrected by intracerebroventricular infusions of the cap-dependent translation inhibitor 4EGI-1. Our findings demonstrate a causal relationship between exaggerated cap-dependent translation, synaptic dysfunction and aberrant behaviours associated with autism.