Applying next-generation sequencing to 42 infants with mitochondrial disease highlights both the potential and the challenge of using this technology in clinical diagnosis.

Coats plus is a highly pleiotropic disorder particularly affecting the eye, brain, bone and gastrointestinal tract. Here, we show that Coats plus results from mutations in CTC1, encoding conserved telomere maintenance component 1, a member of the mammalian homolog of the yeast heterotrimeric CST telomeric capping complex. Consistent with the observation of shortened telomeres in an Arabidopsis CTC1 mutant and the phenotypic overlap of Coats plus with the telomeric maintenance disorders comprising dyskeratosis congenita, we observed shortened telomeres in three individuals with Coats plus and an increase in spontaneous γH2AX-positive cells in cell lines derived from two affected individuals. CTC1 is also a subunit of the α-accessory factor (AAF) complex, stimulating the activity of DNA polymerase-α primase, the only enzyme known to initiate DNA replication in eukaryotic cells. Thus, CTC1 may have a function in DNA metabolism that is necessary for but not specific to telomeric integrity.

SUMMARY The epitranscriptome plays a key regulatory role in cellular processes in health and disease, including ribosome biogenesis. Here, analysis of the human mitochondrial transcriptome shows that 2’- O -methylation is limited to residues of the mitoribosomal large subunit (mtLSU) 16S mt-rRNA, modified by MRM1, MRM2, and MRM3. Ablation of MRM2 leads to a severe impairment of the oxidative phosphorylation system, caused by defective mitochondrial translation and accumulation of mtLSU assembly intermediates. Structures of these particles (2.58 Å) present disordered RNA domains, partial occupancy of bL36m and bound MALSU1:L0R8F8:mtACP anti-association module. Additionally, we present five mtLSU assembly states with different intersubunit interface configurations. Complementation studies demonstrate that the methyltransferase activity of MRM2 is dispensable for mitoribosome biogenesis. The Drosophila melanogaster orthologue, DmMRM2 , is an essential gene, with its knock-down leading to developmental arrest. This work identifies a key late-stage quality control step during mtLSU assembly, ultimately contributing to the maintenance of mitochondrial homeostasis.

Maintenance and expression of mitochondrial DNA is indispensable for proper function of the oxidative phosphorylation machinery. Post-transcriptional modification of mitochondrial RNA has emerged as one of the key regulatory steps of human mitochondrial gene expression. Mammalian NOP2/Sun RNA Methyltransferase Family Member 2 (NSUN2) has been characterised as an RNA methyltransferase that introduces 5-methylcytosine (m5C) in nuclear-encoded tRNAs, mRNAs, microRNA and noncoding RNAs. In these roles, NSUN2 has been associated with cell proliferation and differentiation. Pathogenic variants in NSUN2 have been linked with neurodevelopmental disorders. Here we employ spatially restricted proximity labelling and immunodetection to demonstrate that NSUN2 is imported into the matrix of mammalian mitochondria. Using three genetic models for NSUN2 inactivation – knockout mice, patient-derived fibroblasts and CRISPR/Cas9 knockout in human cells – we show that NSUN2 in necessary for the generation of m5C at positions 48, 49 and 50 of several mammalian mitochondrial tRNAs. Finally, we show that inactivation of NSUN2 does not have a profound effect on mitochondrial tRNA stability and oxidative phosphorylation in differentiated cells. We discuss the importance of the newly discovered function of NSUN2 in the context of human disease.