Abstract White matter bundle segmentation using diffusion MRI fiber tractography has become the method of choice to identify white matter fiber pathways in vivo in human brains. However, like other analyses of complex data, there is considerable variability in segmentation protocols and techniques. This can result in different reconstructions of the same intended white matter pathways, which directly affects tractography results, quantification, and interpretation. In this study, we aim to evaluate and quantify the variability that arises from different protocols for bundle segmentation. Through an open call to users of fiber tractography, including anatomists, clinicians, and algorithm developers, 42 independent teams were given processed sets of human whole-brain streamlines and asked to segment 14 white matter fascicles on six subjects. In total, we received 57 different bundle segmentation protocols, which enabled detailed volume-based and streamline-based analyses of agreement and disagreement among protocols for each fiber pathway. Results show that even when given the exact same sets of underlying streamlines, the variability across protocols for bundle segmentation is greater than all other sources of variability in the virtual dissection process, including variability within protocols and variability across subjects. In order to foster the use of tractography bundle dissection in routine clinical settings, and as a fundamental analytical tool, future endeavors must aim to resolve and reduce this heterogeneity. Although external validation is needed to verify the anatomical accuracy of bundle dissections, reducing heterogeneity is a step towards reproducible research and may be achieved through the use of standard nomenclature and definitions of white matter bundles and well-chosen constraints and decisions in the dissection process.

Abstract Huntington’s disease is caused by expanded trinucleotide repeats in the huntingtin gene (HTT), and a higher number of repeats is associated with an earlier age of disease onset. Although the causative gene has been identified, its connections to the observed disease phenotypes is still unclear. Mouse models engineered to contain increasing numbers of trinucleotide repeats were sacrificed at different ages to detect RNA-level and protein-level changes specific to each repeat length and age in order to examine the transcriptional and translational characteristics of the disease. RNA-seq and quantitative proteomics data were collected on 14 types of tissues at up to 8 repeat lengths and in up to 3 different ages, and differential gene and protein expression were examined. A modified method of imputing missing proteomics data was employed and is described here. The most dysregulated tissue at both the RNA and protein levels was the striatum, and a strong gender effect was observed in all of the liver experiments. The full differential expression results are available to the research community on the HDinHD.org website. The results of multiple expression tests in the striatum were combined to generate an RNA disease signature and a protein disease signature, and the signatures were validated in external data sets. These signatures represent molecular readouts of disease progression in HD mice, which further characterizes their HD-related phenotype and can be useful in the preclinical evaluation of candidate therapeutic interventions. Author Summary Mouse models of Huntington’s disease were engineered to allow a detailed examination of how the disease causes changes in gene activity in a variety of tissues. Among the 14 tissues studied, the one most affected by the disease in our experiments was the striatum, a brain region involved in voluntary movement. The liver results showed large differences in gene activity between the male and female mice. In our analysis, we propose a minor change in how proteomics data is typically analyzed in order to improve the ranking of significant results. Using the striatum data in this study and in others, we identified robust genetic signatures of disease at both the RNA and protein levels.

Abstract Investigating protein-ligand binding sites is the key step in engineering protein/enzyme activity and selectivity. In this study, we developed a 3D convolutional neural network DUnet that derived from DenseNet and UNet for predicting the protein-ligand binding sites. To train DUnet, the features of protein 3D structure were extracted by describing the atomic physical characters, and the ligand binding sites were used as training labels. DUnet was trained using three dataset, the scPDB dataset (collecting of protein-ligand complexes from Protein Data Bank), scPDB and SC6K (collecting of protein-ligand complexes deposited after January 1st, 2018 from Protein Data Bank) datasets, and scPDB and its derived dataset by rotating the samples in the dataset. DUnet displayed better performance than the current state-of-art methods during the benchmark test using independent validation sets, and enlarging the training set contributed to better accuracy. We developed a small dataset contains commonly used industrial enzymes for testing DUnet and found that it was also accurate in predicting the substrate binding sites. We experimentally characterized the substrate binding sites of microbial transglutaminase according to the prediction and showed the significance of these sites. Finally, DUnet was used to predict the ligand binding sites of Swiss-Prot annotated proteins.

Abstract MicroRNAs (miRNAs) are believed to play important roles in mammalian spermatogenesis but the in vivo functions of single miRNAs in this highly complex developmental process remain unclear. Here, we reported that miR-202 , a member of the let-7 family, played an important role in mouse spermatogenesis by phenotypic evaluation of miR-202 knockout (KO) mice. In miR-202 KO mice, germ cells underwent apoptosis. Multiple processes in meiosis I including synapsis and crossover formation were disrupted, and inter-sister chromatid synapses were detected. More importantly, we found that upon miR-202 KO, meiotic-specific cohesin protein REC8 was prematurely cleaved by precociously activated separase, whose mRNA was a direct target of miR-202-3p . Our findings identify miR-202 as a novel regulator of meiosis and contribute to the list of miRNAs that play specific and important roles in developmental processes.

Abstract No Special Type breast cancer (NST; commonly known as Invasive Ductal Carcinoma (IDC)) and Invasive Lobular Carcinoma (ILC) are the two major histological subtypes of breast cancer with significant differences in clinicopathological and molecular characteristics. The defining pathognomonic feature of ILC is loss of cellular adhesion protein, E-cadherin ( CDH1 ). We have previously shown that E-cadherin functions as a negative regulator of the Insulin-like Growth Factor 1 Receptor (IGF1R) and propose that E-cadherin loss in ILC sensitizes cells to growth factor signaling which thus alters their sensitivity to growth factor signaling inhibitors and their downstream activators. To investigate this potential therapeutic vulnerability, we generated CRISPR-mediated CDH1 knockout ( CDH1 KO) IDC cell lines (MCF7, T47D, ZR75.1) to uncover the mechanism by which loss of E-cadherin results in IGF pathway activation. CDH1 KO cells demonstrated enhanced invasion and migration that was further elevated in response to IGF1, serum and Collagen I. CDH1 KO cells exhibited increased sensitivity to IGF resulting in elevated downstream signaling. Despite minimal differences in membranous IGF1R levels between wildtype (WT) and CDH1 KO cells, significantly higher ligand-receptor interaction was observed in the CDH1 KO cells, potentially conferring enhanced downstream signaling activation. Critically, increased sensitivity to IGF1R, PI3K, Akt and MEK inhibitors was observed in CDH1 KO cells and ILC patient-derived organoids, suggesting that these targets require further exploration in ILC treatment and that CDH1 loss may be exploited as a biomarker of response for patient stratification.

Motor planning facilitates rapid and precise execution of volitional movements. Although motor planning has been classically studied in humans and monkeys, the mouse has become an increasingly popular model system to study neural mechanisms of motor planning. It remains yet untested whether mice and primates share common behavioral features of motor planning. We combined videography and a delayed response task paradigm in an autonomous behavioral system to measure motor planning in non-body- restrained mice. Motor planning resulted in both reaction time savings and increased movement accuracy, replicating classic effects in primates. We found that motor planning was reflected in task-relevant body features. Both the specific actions prepared and the degree of motor readiness could be read out online during motor planning. The online readout further revealed behavioral evidence of simultaneous preparation for multiple actions under uncertain conditions. These results validate the mouse as a model to study motor planning, demonstrate body feature movements as a powerful real-time readout of motor readiness, and offer behavioral evidence that motor planning can be a parallel process that permits rapid selection of multiple prepared actions.

The Drosophila tracheal system is a favorable model for investigating the program of tubular morphogenesis. This system is established in the embryo by post-mitotic cells, but also undergoes remodeling by adult stem cells. Here, we provide a comprehensive cell atlas of Drosophila trachea using the single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) technique. The atlas documents transcriptional profiles of tracheoblasts within the Drosophila airway, delineating 9 major subtypes. Further evidence gained from in silico as well as genetic investigations highlight a set of transcription factors characterized by their capacity to switch cell fate. Notably, the transcription factors Pebbled, Blistered, Knirps, Spalt and Cut are influenced by Notch signaling and determine tracheal cell identity. Moreover, Notch signaling orchestrates transcriptional activities essential for tracheoblast differentiation and responds to protein glycosylation that is induced by high sugar diet. Therefore, our study yields a single-cell transcriptomic atlas of tracheal development and regeneration, and suggests a glycosylation-responsive Notch signaling in cell fate determination.

The NPM1 gene is frequently a target of genetic alteration in hematological tumors, particularly of the myeloid lineage. Complete inactivation of Npm1 in the mouse disrupts primitive hematopoiesis and results in embryonic lethality. Npm1 heterozygosity produces features similar to those of MDS that progress to overt leukemia, and specific point mutations of Npm1 lead to bone marrow failure due to loss of hematopoietic stem cells. However, little is known about NPM1s role in mature, differentiated cells. Here we generated a conditional mouse mutant to inactivate Npm1 across the myelomonocytic lineage, and investigated its ability to influence macrophage maturation and function. We found that Npm1 is not required to maintain macrophage viability, while its loss in mature macrophages reduces production of reactive oxygen species, chemotactic properties and phagocytic capacity. Taking advantage of our recently established Npm1D180del mouse model of ribosome dysfunction and hematological disease, we identify cellular translation and rRNA 2-O-methlyation as a crucial element in controlling macrophage function. These analyses demonstrate a role for Npm1 in adult immune cells, and reveal the importance of translation regulation in macrophage function.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

Abstract Background/Aim: To use liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) to identify endogenous differential metabolites in the urine of rats with chronic atrophic gastritis (CAG). Materials and Methods: Methylnitronitrosoguanidine (MNNG) was used to produce a CAG model in Wistar rats, and HE staining was used to determine the pathological model. LC-MS was used to detect the differential metabolic profiles in rat urine. Diversified analysis was performed by the statistical method. Results: Compared with the control group, the model group had 68 differential metabolites, 25 that were upregulated and 43 that were downregulated. The main metabolic pathways were D-glutamine and D-glutamic acid metabolism, histidine metabolism and purine metabolism. Conclusion: By searching for differential metabolites and metabolic pathways in the urine of CAG rats, this study provides effective experimental data for the pathogenesis and clinical diagnosis of CAG.

Background: Serogroup B invasive meningococcal disease (IMD) is increasing in China, little is known however, about these meningococci. This study characterises a collection of isolates associated with IMD and carriage in Shanghai and assesses current vaccine strategies. Methods: IMD epidemiological data in Shanghai from 1950 to 2016 were obtained from the National Notifiable Diseases Registry System, with 460 isolates collected for analysis including, 169 from IMD and 291 from carriage. Serogroup B meningococcal (MenB) vaccine coverage was evaluated using Bexsero((R)) Antigen Sequence Type (BAST). Results: Seven IMD epidemic periods have been observed in Shanghai since 1950, with incidence peaking from February to April. Analyses were divided according to the period of meningococcal polysaccharide vaccine (MPV) introduction: (i) pre-MPV A, 1965-1980; (ii) post-MPV-A, 1981-2008; and (iii) post-MPV-A+C, 2009-2016. IMD incidence decreased from 55.4/100,000 to 0.71 then to 0.02, and corresponded with shifts from serogroup A ST-5 complex (MenA:cc5) to MenC:cc4821 then MenB:cc4821. MenB IMD became predominant (63.2%) in the post-MPV-A+C period, of which 50% were caused by cc4821, with the highest incidence in infants (0.45/100,000) and a case-fatality rate of 9.5%. IMD was positively correlated with carriage rates. Data indicate that fewer3 than 25% of MenB isolates in the post-MPV-A+C period may be covered by the vaccines Bexsero((R)), Trumenba((R)), or a PorA-based vaccine, NonaMen. Conclusions: A unique IMD epidemiology is found in China, changing periodically from hyperepidemic to low-level endemic disease. MenB IMD now dominates in Shanghai, with isolates harbouring diverse antigenic variants potentially beyond coverage with licenced OMV- and protein-based MenB vaccines.