Abstract Neurons in the human amygdala and hippocampus that are selective for the identity of specific people are classically thought to encode a person’s identity invariant to visual features (e.g., skin tone, eye shape). However, it remains largely unknown how visual information from higher visual cortical areas is translated into such a semantic representation of an individual person. Here, we show that some amygdala and hippocampal neurons are selective to multiple different unrelated face identities based on shared visual features. The encoded identities form clusters in the representation of a deep neural network trained to recognize faces. Contrary to prevailing views, these neurons thus represent an individual’s face with a visual feature-based code rather than one based on association with known concepts. Feature neurons encoded faces regardless of their identity, race, gender, familiarity, or pixel-level visual features; and the region of feature space to which feature neurons are tuned predicted their response to new face stimuli. Our results reveal a new class of neurons that bridge the perception-driven representation of facial features in the higher visual cortex with mnemonic semantic representations in the MTL, which may form the basis for declarative memory.

Sapindaceae is a family of flowering plants, also known as the soapberry family, comprising 141 genera and about 1900 species (Pedro et al., 2010). Most of them are distributed in tropical and subtropical regions, including trees, shrubs, also woody or herbaceous vines. Some are dioecious, while others are monoecious. Many Sapindaceae species possess great economic value; some furnish delicious fruits, like lychee ( Litchi chinensis ), longan ( Dimocarpus longan ), rambutan ( Nephelium lappaceum ); and ackee ( Blighia sapida ) - the national fruit of Jamaica; some produce abundance secondary metabolites, like saponin from soapberry ( Sapindus mukorossi ), and seed oil from yellowhorn ( Xanthoceras sorbifolium ); some yield valuable timber including maple ( Acer spp .) and buckeye ( Aesculus glabra ); and some are of great herbal medicinal value, like balloon-vine ( Cardiospermum halicacabum ). In the last decade, with the rocketing of next generation sequencing (NGS) and genomic technologies, the full genome sequences of several Sapindaceae plants have been resolved (Lin et al., 2017; Liang et al., 2019; Yang et al., 2019; Zhang et al., 2021; Hu et al., 2022; Xue et al., 2022). Among them, our recent publication of the lychee genome attracted broad attention (Edger, 2022; Hu et al., 2022; Lyu, 2022). Now the post-genome era arrives for Sapindaceae, however, there is no public genomic database available for any Sapindaceae species, let alone an integrative database for the whole Sapindaceae family. A unified data platform is in urgent need to collect, manage and share relevant data resources. Therefore, we integrated our home-brew NGS data with all publicly available data for seven Sapindaceae plants and constructed the Sap inaceae Genomic Data Base , named SapBase ( www.sapindaceae.com ), in order to provide genomic resources and an online powerful analytic platform for scientific research on Sapinaceae species and comparative studies with other plants.

Research has demonstrated that the formation of composites of titanium dioxide (TiO2) with silver phosphate (Ag3PO4) through the construction of heterojunctions can expand its light absorption range and suppress the recombination of photogenerated electron–hole pairs, thereby improving the photocatalytic performance. However, this method offers only limited performance improvements, and the composite photocatalysts are costly due to the expensive Ag3PO4. In this study, Ti3C2 MXene, which has good hydrophilicity and excellent electrical conductivity, is first used to form Schottky junction composites with bronze TiO2 (TiO2(B)) via electrostatic self-assembly. Then, Ag3PO4 quantum dots were further formed on the surface of the TiO2(B)/Ti3C2 MXene by in situ self-growth, and Ag3PO4 formed heterojunctions and Schottky junctions with TiO2(B) and Ti3C2 MXene, respectively. Finally, a ternary composite photocatalyst TiO2(B)/Ti3C2 MXene/Ag3PO4 was jointly constructed by these functional junctions. Under the synergistic effect of these functional junctions, the mobility and fast separation performance of photogenerated electron–hole pairs of the composite photocatalyst were significantly improved, the recombination of photogenerated electron–hole pairs was effectively suppressed, and the light absorption performance was enhanced. As a result, the composite photocatalyst exhibited excellent photocatalytic performances.

Abstract One major limitation of neutralizing antibody-based COVID-19 therapy is the requirement of costly cocktails to reduce antibody resistance. We engineered two bispecific antibodies (bsAbs) using distinct designs and compared them with parental antibodies and their cocktail. Single molecules of both bsAbs block the two epitopes targeted by parental antibodies on the receptor-binding domain (RBD). However, bsAb with the IgG-(scFv) 2 design (14-H-06) but not the CrossMAb design (14-crs-06) increases antigen-binding and virus-neutralizing activities and spectrum against multiple SARS-CoV-2 variants including the Omicron, than the cocktail. X-ray crystallography and computational simulations reveal distinct neutralizing mechanisms for individual cocktail antibodies and suggest higher inter-spike crosslinking potentials by 14-H-06 than 14-crs-06. In mouse models of infections by SARS-CoV-2 and the Beta, Gamma, and Delta variants, 14-H-06 exhibits higher or equivalent therapeutic efficacy than the cocktail. Rationally engineered bsAbs represent a cost-effective alternative to antibody cocktails and a promising strategy to improve potency and breadth.

Abstract The organization of mammalian genomes within the nucleus features a complex, multiscale three-dimensional (3D) architecture. The functional significance of these 3D genome features, however, remains largely elusive due to limited single-cell technologies that can concurrently profile genome organization and transcriptional activities. Here, we report GAGE-seq, a highly scalable, robust single-cell co-assay that simultaneously measures 3D genome structure and transcriptome within the same cell. Employing GAGE-seq on mouse brain cortex and human bone marrow CD34+ cells, we comprehensively characterized the intricate relationships between 3D genome and gene expression. We found that these multiscale 3D genome features collectively inform cell type-specific gene expressions, hence contributing to defining cell identity at the single-cell level. Integration of GAGE-seq data with spatial transcriptomic data revealed in situ variations of the 3D genome in mouse cortex. Moreover, our observations of lineage commitment in normal human hematopoiesis unveiled notable discordant changes between 3D genome organization and gene expression, underscoring a complex, temporal interplay at the single-cell level that is more nuanced than previously appreciated. Together, GAGE-seq provides a powerful, cost-effective approach for interrogating genome structure and gene expression relationships at the single-cell level across diverse biological contexts.

Abstract People instantaneously evaluate faces with significant agreement on evaluations of social traits. However, the neural basis for such rapid spontaneous face evaluation remains largely unknown. Here, we recorded from 490 neurons in the amygdala and hippocampus in 5 neurosurgical patients and show that amygdala and hippocampal neurons encode a social trait space. We further investigated the temporal evolution and modulation on the social trait representation, and we employed encoding and decoding models to reveal the critical social traits for the trait space. We also recorded from another 259 neurons and replicated our findings using different social traits. Lastly, the neuronal social trait space may have a behavioral consequence likely involved in the abnormal processing of social information in autism. Together, our results suggest that there exists a neuronal population code for a comprehensive social trait space in the human amygdala and hippocampus that underlie spontaneous first impressions.

Abstract Despite the high incidence of male infertility, about 70% of infertile men do not receive a causative diagnosis. To gain insights into the regulatory mechanisms governing human germ cell function in normal and impaired spermatogenesis (cryptozoospermic patients, crypto), we combined single cell RNA sequencing (>30.000 cells), proteome, and histomorphometric analyses of testicular tissues. We found major alterations in the crypto spermatogonial compartment with increased numbers of the most undifferentiated spermatogonia (PIWIL4 + State 0 cells). We also observed a transcriptional switch within the spermatogonial compartment driven by the increased and prolonged expression of the transcription factor EGR4. Intriguingly, EGR4-regulated genes included the chromatin-associated transcriptional repressor UTF1 , which was downregulated. Histomorphometrical analyses showed that these transcriptional changes were mirrored at the protein level and accompanied by a change in the chromatin structure of spermatogonia. This resulted in a reduction of A dark spermatogonia - characterized by tightly compacted chromatin and serving as reserve stem cells. These findings suggest that crypto patients are at a disadvantage especially in cases of gonadotoxic damage as they have less cells safeguarding the genetic integrity of the germline. We hypothesize that the more relaxed chromatin status of spermatogonia is dependent on decreased UTF1 expression caused by EGR4 activation. These identified regulators of the spermatogonial compartment will be highly interesting targets to uncover genetic causes of male infertility. One Sentence Summary Reserve spermatogonial stem cell depletion in infertile men is regulated by an EGR4-dependent UTF1 decrease, which changes chromatin morphology.

ABSTRACT Conserved developmentally-regulated GTP-binding (Drg) proteins and their binding partner Dfrp proteins are known to be important for embryonic development, cellular growth control, differentiation and proliferation. Here, we report that the yeast Drg1/Dfrp1 ortholog, Rbg1/Tma46, facilitates translational initiation, elongation and termination via suppressing prolonged ribosome pausing. Consistent with the genome-wide observations, Rbg1 reverses the growth defect resulting from translation stalling and stabilizes mRNAs against no-go decay. Furthermore, we provide a cryoEM structure of the 80S ribosome bound with Rbg1/Tma46 that reveals the molecular interactions responsible for Rbg1/Tma46 function. The Rbg1 subunit binds to the GTPase association center of the ribosome and the A-tRNA, and the N-terminal zinc finger domain of Tma46 subunit binds to the 40S, establishing an interaction critical for the complex ribosomal association. Our results answer the fundamental question on how a paused ribosome resumes translation and show that Drg1/Dfrp1 proteins play a critical role in ensuring orderly translation.

Abstract The human amygdala and hippocampus play a key role in face processing. However, it has been unknown how the neurons in the human amygdala and hippocampus encode facial feature information and directs eye movements to salient facial features such as the eyes and mouth. In this study, we identified a population of neurons that differentiated fixations on the eyes vs. mouth. The response of these feature-selective neurons was not dependent on fixation order, and eye-preferring and mouth-preferring neurons were not of different neuronal types. We found another population of neurons that differentiated saccades to the eyes vs. mouth. Population decoding confirmed our results and further revealed the temporal dynamics of face feature coding. Interestingly, we found that the amygdala and hippocampus played a different role in encoding face features. Lastly, we revealed two functional roles of feature-selective neurons that they encoded the salient region for face recognition and they encoded perceived social trait judgment. Together, we revealed and characterized a new class of neurons that encoded facial features. These neurons may play an important role in social perception and recognition of faces.

Summary Intermittent fasting (IF) is suggested to mitigate cognitive impairment in Alzheimer’s disease (AD). We detailed the effects of IF in AD development and assessed the contribution of the gut microbiota-metabolite-brain axis in promoting the effects of fasting. A 16-week IF regimen significantly improved spatial memory and cognitive function in AD transgenic mice; this improvement was accompanied by decreased Aβ accumulation and suppression of neuroinflammation. IF reshaped the microbiota and beneficially altered the microbial metabolites related to cognitive function. Multi-OMICs integration demonstrated a strong connection between IF induced changes in hippocampus gene expression, the composition of the gut microbes, and the serum metabolites beneficial for cognitive function. Removal of gut microbes with antibiotics abolished the neuroprotective effects of IF. These findings suggest new avenues for therapy and nutritional intervention to prevent the development of AD and other neurodegenerative diseases.