Neuropathological and experimental evidence suggests that the cell-to-cell transfer of α-synuclein has an important role in the pathogenesis of Parkinson’s disease (PD). However, the mechanism underlying this phenomenon is not fully understood. We undertook a small interfering RNA (siRNA), genome-wide screen to identify genes regulating the cell-to-cell transfer of α-synuclein. A genetically encoded reporter, GFP-2A-αSynuclein-RFP, suitable for separating donor and recipient cells, was transiently transfected into HEK cells stably overexpressing α-synuclein. We find that 38 genes regulate the transfer of α-synuclein-RFP, one of which is ITGA8, a candidate gene identified through a recent PD genome-wide association study (GWAS). Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) and weighted protein-protein network interaction analysis (WPPNIA) show that those hits cluster in networks that include known PD genes more frequently than expected by random chance. The findings expand our understanding of the mechanism of α-synuclein spread.

Abstract Extracellularly released molecular inflammasome assemblies -ASC specks- cross-seed Aβ amyloid in Alzheimer’s disease. Here we show that ASC governs the extent of inflammation-induced amyloid A (AA) amyloidosis, a systemic disease caused by the aggregation and peripheral deposition of the acute-phase reactant serum amyloid A (SAA) in chronic inflammatory conditions. Using super-resolution microscopy, we found that ASC colocalized tightly with SAA in human AA amyloidosis. Recombinant ASC specks accelerated SAA fibril formation and mass spectrometry after limited proteolysis showed that ASC interacts with SAA via its pyrin domain (PYD). In a murine model of inflammatory AA amyloidosis, splenic amyloid load was conspicuously decreased in Pycard −/− mice which lack ASC. Treatment with anti-ASC PYD antibodies decreased amyloid loads in wild-type mice suffering from AA amyloidosis. The prevalence of natural anti-ASC IgG (−logEC 50 ≥ 2) in 19,334 hospital patients was <0.01%, suggesting that anti-ASC antibody treatment modalities would not be confounded by natural autoimmunity. These findings expand the role played by ASC and IL-1 independent inflammasome employments to extraneural proteinopathies and suggest that anti-ASC immunotherapy may contribute to resolving such diseases.

Neuropathological and experimental evidence suggests that the cell-to-cell transfer of a-synuclein has an important role in the pathogenesis of Parkinson’s disease (PD). However, the mechanism underlying this phenomenon is not fully understood. We undertook a small interfering RNA (siRNA), genome-wide screen to identify genes regulating the cell-to-cell transfer of a-synuclein. A genetically encoded reporter, GFP-2A-aSynuclein- RFP, suitable for separating donor and recipient cells, was transiently transfected into HEK cells stably overexpressing a-synuclein. We find that 38 genes regulate the transfer of a-synuclein-RFP, one of which is ITGA8, a candidate gene identified through a recent PD genome-wide association study (GWAS). Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) and weighted protein-protein network interaction analysis (WPPNIA) showthat those hits cluster in networks that include known PD genesmore frequently than expected by random chance. The findings expand our understanding of the mechanism of a-synuclein spread.

Summary Neuropathological and experimental evidence suggests that the cell-to-cell transfer of a-synuclein has an important role in the pathogenesis of Parkinson’s disease (PD). However, the mechanism underlying this phenomenon is not fully understood. We undertook an siRNA, genome-wide high throughput screen to identify genes regulating the cell-to-cell transfer of a-synuclein. We transiently transfected HEK cells stably overexpressing a-synuclein with a construct encoding GFP-2a-aSynuclein-RFP. The cells expressing a-synuclein-RFP through transfection were double positive for GFP and RFP fluorescence, whereas the cells receiving it through transfer were positive only for RFP fluorescence. The amount of a-synuclein transfer was quantified by high content microscopy. A series of unbiased screens confirmed the involvement of 38 genes in the regulation of a-synuclein-RFP transfer. One of those hits was ITGA8 , a candidate gene recently identified through a large PD genome wide association study (GWAS). Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) and weighted protein-protein network interaction analysis (WPPNIA) showed that the hits clustered in networks that included known PD Mendelian and GWAS risk genes more frequently than expected than random chance. Given the genetic overlap between a-synuclein transfer and PD, those findings provide supporting evidence for the importance of the cell-to-cell transfer of a-synuclein in the pathogenesis of PD, and expand our understanding of the mechanism of a-synuclein spread.

Abstract ASC-containing inflammasomes form specks, extracellular aggregates which enhance the aggregation of Aβ amyloid in Alzheimer’s disease. This raises the question whether ASC participates to additional aggregation proteinopathies. Here we show that ASC controls the extent of inflammation-associated AA amyloidosis, a systemic disease caused by the aggregation of the acute-phase reactant serum amyloid A (SAA). Using superresolution microscopy, we found that ASC colocalized tightly with SAA in human AA amyloidosis. Purified recombinant ASC specks accelerated SAA fibril formation in vitro . Mass spectrometry after limited proteolysis showed that ASC interacts with SAA via its pyrin domain. In a murine model of inflammation-associated AA amyloidosis, splenic AA amyloid load was conspicuously decreased in Pycard tm1Vmd/tm1Vmd mice which lack ASC. This reduction was not a consequence of enhanced amyloid phagocytosis, as SAA stimulation increased phagocytic activity in Pycard +/+ , but not in Pycard -/- macrophages. Treatment with anti-ASC antibodies decreased the amyloid loads in wild-type mice suffering from AA amyloidosis. The prevalence of natural anti-ASC IgG (-logEC 50 ≥ 2) in 19,334 hospital patients was <0.01%, suggesting that anti-ASC antibody treatment modalities would not be confounded by natural autoimmunity. Higher anti-ASC titers did not correlate with any specific disease, suggesting that anti-ASC immunotherapy may be well-tolerated. These findings expand the role played by ASC to extraneural proteinopathies of humans and experimental animals and suggest that anti-ASC immunotherapy may contribute to resolving such diseases.

Introduction KMT2A -rearrangements define a subclass of acute leukemias characterized by a distinct gene expression signature linked to the dysfunctional oncogenic fusion proteins arising from various chromosomal translocations involving the KMT2A (also known as MLL1 ) gene. Research on the disease pathomechanism in KMT2A -rearranged acute leukemias has mainly focused on the upregulation of the stemness-related genes of the HOX -family and their co-factor MEIS1 . Results Here we report the KMT2A::AFF1 and KMT2A::MLLT3 fusion gene-dependent downregulation of SMAD1 , a TGF-β signaling axis transcription factor. SMAD1 expression is lost in the majority of AML patient samples and cell lines containing the two fusion genes KMT2A::AFF1 and KMT2A::MLLT3 compared to non-rearranged controls. Loss of SMAD1 expression is inducible by introducing the respective two KMT2A fusion genes into hematopoietic stem and progenitor cells. The loss of SMAD1 correlated with a markedly reduced amount of H3K4me3 levels at the SMAD1 promoter in tested cells with KMT2A::AFF1 and KMT2A::MLLT3 . The expression of SMAD1 in cells with KMT2A::AFF1 fusion genes impacted the growth of cells in vitro and influenced engraftment of the KMT2A::AFF1 cell line MV4-11 in vivo . In MV4-11 cells SMAD1 expression caused a downregulation of HOXA9 and MEIS1 , which was reinforced by TGF-β stimulation. Moreover, in MV4-11 cells SMAD1 presence sensitized cells for TGF-β mediated G1-arrest. Conclusion Overall, our data contributes to the understanding of the role of TGF-β signaling in acute myeloid leukemia with KMT2A::AFF1 by showing that SMAD1 loss can influence the growth dynamics and contribute to the pathogenic expression of disease driving factors.