ABSTRACT SARS-CoV-2 is the etiological agent responsible for the COVID-19 outbreak in Wuhan. Specific antiviral drug are urgently needed to treat COVID-19 infections. The main protease (M pro ) of SARS-CoV-2 is a key CoV enzyme that plays a pivotal role in mediating viral replication and transcription, which makes it an attractive drug target. In an effort to rapidly discover lead compounds targeting M pro , two compounds ( 11a and 11b ) were designed and synthesized, both of which exhibited excellent inhibitory activity with an IC50 value of 0.05 μM and 0.04 μM respectively. Significantly, both compounds exhibited potent anti-SARS-CoV-2 infection activity in a cell-based assay with an EC50 value of 0.42 μM and 0.33 μM, respectively. The X-ray crystal structures of SARS-CoV-2 M pro in complex with 11a and 11b were determined at 1.5 Å resolution, respectively. The crystal structures showed that 11a and 11b are covalent inhibitors, the aldehyde groups of which are bound covalently to Cys145 of M pro . Both compounds showed good PK properties in vivo , and 11a also exhibited low toxicity which is promising drug leads with clinical potential that merits further studies.

Abstract The antineoplastic drug Carmofur was shown to inhibit SARS-CoV-2 main protease (M pro ). Here the X-ray crystal structure of M pro in complex with Carmofur reveals that the carbonyl reactive group of Carmofur is covalently bound to catalytic Cys145, whereas its fatty acid tail occupies the hydrophobic S2 subsite. Carmofur inhibits viral replication in cells (EC 50 = 24.30 μM) and it is a promising lead compound to develop new antiviral treatment for COVID-19.

Abstract Soil is an important part of the ecosystem with significant roles that help human population sustain. Research on prevention and remediation of soil pollution has been carried out when 1985. This study analyzed the 1988–2018 soil remediation dataset in the Web of Science database by bibliometric methods to illustrate the current research trends and hot topics of quantitative analysis and soil remediation in the world. To further identify the major soil contamination topics, we employed social network analysis. The results indicate that the field of soil remediation has entered a stage of rapid progress. The United States has a strong overall strength with the largest number of published articles and larger impact. China ranks second. We identified Journal of hazardous materials as the most influential journal and Chinese academy of sciences as the most influential institution. Academic cooperation showed an increasing trend at the author, institutional, and national levels with an average level of cooperation of 3.57, 1.66, and 1.16, respectively. However, the growth rate of cooperation at the national level is relatively low. In addition, the frequency and co-word analyses of keywords revealed the important research topics. “heavy metals”, “PAH”, “bioremediation”, “Phytoremediation” and “Electrokinetic remediation” were identified as the hot topics. The findings of this study will help researchers understand the status of soil remediation as well as provide guidance for future research.

Abstract Zebrafish have emerged as an attractive animal model for studying nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). However, little is known about the cell types and intercellular interactions in zebrafish liver. Here, we established a liver atlas that consists of 10 cell types using single-cell RNA sequencing. By examining the heterogeneity of hepatocytes and analyzing the expression of NAFLD-associated genes in the specific cluster, we provide a potential target cell model to study NAFLD. Additionally, our analysis identified two distinct resident macrophages with inflammatory and noninflammatory functions and characterized the successive stepwise development of T cell subtypes in the liver. Importantly, we uncovered possible molecular mechanisms and revealed the central regulation of macrophages on target cells of fatty liver by analyzing the cellular interaction between hepatocytes and immune cells. Our data provide valuable information for future research on NAFLD in zebrafish.

We review recent advances in the mitigation of inter-channel four-wave-mixing (FWM) based on the “XYYX” input polarization alignment and unequal channel spacing to enable high- performance O-band WDM transmission for 800G-LR4, 1.6T-LR8 and bidirectional 5G fronthaul.

The increasing amount of scientific literature in biological and biomedical science research has created a challenge in the continuous and reliable curation of the latest knowledge discovered, and automatic biomedical text-mining has been one of the answers to this challenge. In this paper, we aim to further improve the reliability of biomedical text-mining by training the system to directly simulate the human behaviors such as querying the PubMed, selecting articles from queried results, and reading selected articles for knowledge. We take advantage of the efficiency of biomedical text-mining, the flexibility of deep reinforcement learning, and the massive amount of knowledge collected in UMLS into an integrative artificial intelligent reader that can automatically identify the authentic articles and effectively acquire the knowledge conveyed in the articles. We construct a system, whose current primary task is to build the genetic association database between genes and complex traits of the human. Our contributions in this paper are three-fold: 1) We propose to improve the reliability of text-mining by building a system that can directly simulate the behavior of a researcher, and we develop corresponding methods, such as Bi-directional LSTM for text mining and Deep Q-Network for organizing behaviors. 2) We demonstrate the effectiveness of our system with an example in constructing a genetic association database. 3) We release our implementation as a generic framework for researchers in the community to conveniently construct other databases.

Abstract Plant-associated bacteria play important regulatory roles in modulating plant hormone auxin levels, affecting the growth and yields of crops. A conserved auxin-degradation (adg) operon was recently identified in the Variovorax genomes, which is responsible for root growth inhibition (RGI) reversion, promoting rhizosphere colonization and root growth. However, the molecular mechanism underlying auxin degradation by Variovorax remains unclear. Here, we systematically screened Variovorax adg operon products and identified two proteins, AdgB and AdgI, that directly associate with auxin indole-3-acetic acid (IAA). Further biochemical and structural studies revealed that AdgB is a highly IAA-specific ABC transporter solute binding protein, likely involved in IAA uptake. AdgI interacts with AdgH to form a functional Rieske non-heme dioxygenase, which works in concert with a FMN-type reductase encoded by gene adgJ to transform IAA into the biologically inactive 2-oxindole-3-acetic acid (oxIAA), representing a new bacterial pathway for IAA inactivation/degradation. Importantly, incorporation of a minimum set of adgH/I/J genes could enable IAA degradation by E. coli , suggesting a promising strategy for repurposing the adg operon for IAA regulation. Together, our study identifies the key components and underlying mechanisms involved in IAA transformation by Variovorax and brings new insights into the bacterial turnover of plant hormones, which would provide the basis for potential applications in rhizosphere optimization and ecological agriculture.

As a severe lethal cancer, hepatocellular carcinoma (HCC) usually originates from chronic liver injury and inflammation, in which the discovery of key genes is important for HCC prevention. Here, we analyzed the time serial (from 0 week to 30 weeks) transcriptome data of liver injury samples in diethylnitrosamine (DEN)-induced HCC mouse model. Through expression and function analyses, we identified that Cyp2c29 was a key gene continuously downregulated during liver injury. Overexpression of Cyp2c29 suppressed the NF-?B activation, proinflammatory cytokine production and hepatocyte proliferation by increasing its production 14,15-epoxyeicosatrienoic acid (14,15-EET). Furthermore, in vivo Cyp2c29 protected against liver inflammation in liver injury mice models by reversing the expression on functions of cell proliferation, metabolism and inflammation including suppressing NF-?B pathway and compensatory proliferation. CYP2C8 and CYP2C9, two human homologs of mouse Cyp2c29, were decreased in human HCC progression and positively correlated with HCC patient survival. Therefore, through systematical analysis and verification, we identified that Cyp2c29 is a novel gene in liver injury and inflammation, which may be a potential biomarker for HCC prevention and prognosis.

Abstract Background Combining training or sensory stimulation with non-invasive brain stimulation has shown to improve performance in healthy subjects and improve brain function in patients after brain injury. However, the plasticity mechanisms and the optimal parameters to induce long-term and sustainable enhanced performance remain unknown. Objective This work was designed to identify the protocols of which combining sensory stimulation with repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) will facilitate the greatest changes in fMRI activation maps in the rat’s primary somatosensory cortex (S1). Methods Several protocols of combining forepaw electrical stimulation with rTMS were tested, including a single stimulation session compared to multiple, daily stimulation sessions, as well as synchronous and asynchronous delivery of both modalities. High-resolution fMRI was used to determine how pairing sensory stimulation with rTMS induced short and long-term plasticity in the rat S1. Results All groups that received a single session of rTMS showed short-term increases in S1 activity, but these increases did not last three days after the session. The group that received a stimulation protocol of 10 Hz forepaw stimulation that was delivered simultaneously with 10 Hz rTMS for five consecutive days demonstrated the greatest increases in the extent of the evoked fMRI responses compared to groups that received other stimulation protocols. Conclusions Our results provide direct indication that pairing peripheral stimulation with rTMS induces long-term plasticity, and this phenomenon appears to follow a time-dependent plasticity mechanism. These results will be important to lead the design of new training and rehabilitation paradigms and training towards achieving maximal performance in healthy subjects. Highlights A single rTMS session induced short-term changes but they were not sustainable Multi-session delivery of rTMS paired with sensory stimulation induced long-term plasticity rTMS paired with sensory stimulation induced plasticity via time-dependent mechanism Delivery of sensory stimulation only did not induce long-term plasticity

ABSTRACT Super enhancers (SEs) are broad enhancer domains usually containing multiple constituent enhancers that hold elevated activities in gene regulation. Disruption in one or more constituent enhancers causes aberrant SE activities that lead to gene dysregulation in diseases. To quantify SE aberrations, differential analysis is performed to compare SE activities between cell conditions. The state-of-art strategy in estimating differential SEs relies on overall activities and neglect the changes in length and structure of SEs. Here, we propose a novel computational method to identify differential SEs by weighting the combinatorial effects of constituent-enhancer activities and locations (i.e., internal dynamics). In addition to overall activity changes, our method identified four novel classes of differential SEs with distinct enhancer structural alterations. We demonstrate that these structure alterations hold distinct regulatory impact, such as regulating different number of genes and modulating gene expression with different strengths, highlighting the differentiated regulatory roles of these unexplored SE features. When compared to the existing method, our method showed improved identification of differential SEs that were linked to better discernment of cell-type-specific SE activity and functional interpretation. We implement an R package, DASE , to facilitate the use of our method.