De novo and acquired resistance are major impediments to the efficacy of conventional and targeted cancer therapy. In unselected gastric cancer (GC) patients with advanced disease, trials combining chemotherapy and an anti-EGFR monoclonal antibody have been largely unsuccessful. In an effort to identify biomarkers of resistance so as to better select patients for such trials, we screened the secretome of chemotherapy-treated human GC cell lines. We found that levels of CGA, the α-subunit of glycoprotein hormones, were markedly increased in the conditioned media of chemoresistant GC cells, and CGA immunoreactivity was enhanced in GC tissues that progressed on chemotherapy. CGA levels in plasma increased in GC patients who received chemotherapy, and this increase was correlated with reduced responsiveness to chemotherapy and poor survival. Mechanistically, secreted CGA was found to bind to EGFR and activate EGFR signaling, thereby conferring a survival advantage to GC cells. N-glycosylation of CGA at Asn52 and Asn78 is required for its stability, secretion, and interaction with EGFR. GATA2 was found to activate CGA transcription, whose increase, in turn, induced the expression and phosphorylation of GATA2 in an EGFR-dependent manner, forming a positive feedback circuit that was initiated by GATA2 autoregulation upon sublethal exposure to chemotherapy. Based on this circuit, combination strategies involving anti-EGFR therapies or targeting CGA with microRNAs (miR-708-3p and miR-761) restored chemotherapy sensitivity. These findings identify a clinically actionable CGA/EGFR/GATA2 circuit and highlight CGA as a predictive biomarker and therapeutic target in chemoresistant GC.

Concussions, both single and repetitive, cause brain and body alterations in athletes during contact sports. The role of the brain-gut connection and changes in the microbiota have not been well established after sports-related concussions or repetitive subconcussive impacts. We recruited 33 Division I Collegiate football players and collected blood, stool, and saliva samples at three time points throughout the athletic season: mid-season, following the last competitive game (post-season), and after a resting period in the off-season. Additional samples were collected from four athletes that suffered from a concussion. 16S rRNA sequencing of the gut microbiome revealed a decrease in abundance for two bacterial species, Eubacterium rectale, and Anaerostipes hadrus, after a diagnosed concussion. No significant differences were found regarding the salivary microbiome. Serum biomarker analysis shows an increase in GFAP blood levels in athletes during the competitive season. Additionally, S100β and SAA blood levels were positively correlated with the abundance of Eubacterium rectale species among the group of athletes that did not suffer a diagnosed concussion during the sports season. These findings provide initial evidence that detecting changes in the gut microbiome may help to improve concussion diagnosis following head injury.

Danggui-Shaoyao-San (DSS) has a long history of being used as a traditional medicine (TCM) and has been reported to show therapeutic effects in alleviating the symptoms of cognitive impairment. The purpose of this study was to investigate whether DSS treatment attenuates cognitive impairment via the microbiota-gut-brain axis in scopolamine-induced amnesia. In this work, we first performed the Morris water maze (MWM) test and novel object recognition (NOR) test to evaluate the memory function of treated C57BL/6N mice. Then we evaluated 16S rRNA for gut microbiota analysis, as well as assessment of blood-brain barrier function and intestinal barrier function and lipid metabolism analysis on tissues from different groups. We hypothesised that DSS may affect brain function and behavior through the gut-brain axis in a bidirectional interplay with both top-down and bottom-up regulation. Furthermore, in order to confirm whether intestinal flora plays a crucial role in scopolamine-induced amnesia, C57BL/6N mice were treated with fecal microbial transplantation (FMT), and then behavioral tests were performed. The mice's feces were simultaneously evaluated by 16S rRNA analysis. The result supported that the FMT-induced improvement in cognitive function highlights the role of the gut microbiota-brain axis to mediate cognitive function and behavior. Besides theses works, more findings indicated that DSS altered lipid metabolism by activating LXR-PPAR-γ and repaired mucosal barrier dysfunction assessed with a broad range of techniques, which attenuated cognitive impairment via the microbiota-gut-brain axis.

Abstract Axon loss underlies symptom onset and progression in many neurodegenerative disorders. Axon degeneration in injury and disease is promoted by activation of the nicotinamide adenine dinucleotide (NAD)-consuming enzyme SARM1 (sterile alpha and TIR motif-containing protein 1). Here, we report vacor mononucleotide (VMN), a metabolite of the pesticide and neurotoxin vacor, as the most potent yet SARM1 activator. Removal of SARM1 shows complete rescue from vacor-induced neuron and axon death in vitro and in vivo . We present the crystal structure of VMN bound to the Drosophila SARM1 regulatory armadillo-repeat domain, thus facilitating drug development to prevent SARM1 activation in human disease. This study indicates the likely mechanism of action of vacor as a pesticide and lethal neurotoxin in humans, provides important new tools for drug discovery, and further demonstrates that SARM1 removal can permanently block programmed axon death specifically induced by toxicity as well as genetic mutation.

ABSTRACT 16S rRNA based analysis is the established standard for elucidating microbial community composition. While short read 16S analyses are largely confined to genus-level resolution at best since only a portion of the gene is sequenced, full-length 16S sequences have the potential to provide species-level accuracy. However, existing taxonomic identification algorithms are not optimized for the increased read length and error rate of long-read data. Here we present Emu, a novel approach that employs an expectation-maximization (EM) algorithm to generate taxonomic abundance profiles from full-length 16S rRNA reads. Results produced from one simulated data set and two mock communities prove Emu capable of accurate microbial community profiling while obtaining fewer false positives and false negatives than alternative methods. Additionally, we illustrate a real-world application of our new software by comparing clinical sample composition estimates generated by an established whole-genome shotgun sequencing workflow to those returned by full-length 16S sequences processed with Emu.

Microplastics (MPs) are small plastic debris (<5 mm) that result from the fragmentation of plastic due to physical and physiochemical processes. MPs are emerging pollutants that pose a significant threat to the environment and human health, primarily due to their pervasive presence and potential bioaccumulation within the food web. Despite their importance, there is a lack of comprehensive studies on the fate, toxicity, and aging behavior of MPs. Therefore, this review aims to address this gap by providing a cohesive understanding of several key aspects. Firstly, it summarizes the sources and fate of MPs, highlighting their ubiquitous presence and the potential pathways through which they enter ecosystems. Secondly, it evaluates the aging process of MPs and the factors influencing it, including the morphological and physiological changes observed in crops and the release of pollutants from aged MPs, which can have detrimental effects on the environment and human health. Furthermore, the impacts of aging MPs on various processes are discussed, such as the mobilization of other pollutants in the environment. The influence of aged MPs on the soil environment, particularly their effect on heavy metal adsorption, is examined. Finally, the review explores strategies for the prevention technologies and remediation of MPs, highlighting the importance of developing effective approaches to tackle this issue. Overall, this review aims to contribute to our understanding of MPs, their aging process, and their impacts on the environment and human health. It underscores the urgency of addressing the issue of MPs and promoting research and remediation efforts to mitigate their adverse effects.

Abstract The protein K-Ras functions as a molecular switch in signaling pathways regulating cell growth. In the MAPK pathway, which is implicated in many cancers, multiple K-Ras proteins are thought to assemble at the cell membrane with Ras-effector proteins from the Raf family. Here we propose an atomistic structural model for such an assembly. Our starting point was an asymmetric, GTP-mediated K-Ras dimer model, which we generated using unbiased molecular dynamics simulations and verified with mutagenesis experiments. Adding further K-Ras monomers in a head-to-tail fashion led to a compact helical assembly, a model we validated using electron microscopy and cell-based experiments. This assembly stabilizes K-Ras in its active state and presents composite interfaces to facilitate Raf binding. Guided by existing experimental data, we then positioned C-Raf, the downstream kinase MEK1, and accessory proteins (Galectin-3 and 14-3-3σ) on the helical assembly. The resulting Ras-Raf signalosome model offers an explanation for a large body of data on MAPK signaling.

Abstract Backtracking, the reverse motion of the transcriptase enzyme on the nucleic acid template, is a universal regulatory feature of transcription in cellular organisms but its role in viruses is not established. Here we present evidence that backtracking extends into the viral realm, where backtracking by the SARS-CoV-2 RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) may aid viral transcription and replication. Structures of SARS-CoV-2 RdRp bound to the essential nsp13 helicase and RNA suggested the helicase facilitates backtracking. We use cryo-electron microscopy, RNA-protein crosslinking, and unbiased molecular dynamics simulations to characterize SARS-CoV-2 RdRp backtracking. The results establish that the single-stranded 3’-segment of the product-RNA generated by backtracking extrudes through the RdRp NTP-entry tunnel, that a mismatched nucleotide at the product-RNA 3’-end frays and enters the NTP-entry tunnel to initiate backtracking, and that nsp13 stimulates RdRp backtracking. Backtracking may aid proofreading, a crucial process for SARS-CoV-2 resistance against antivirals. Significance Statement The COVID-19 pandemic is caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). The SARS-CoV-2 genome is replicated and transcribed by its RNA-dependent RNA polymerase (RdRp), which is the target for antivirals such as remdesivir. We use a combination of approaches to show that backtracking (backwards motion of the RdRp on the template RNA) is a feature of SARS-CoV-2 replication/transcription. Backtracking may play a critical role in proofreading, a crucial process for SARS-CoV-2 resistance against many antivirals.

Future space exploration is now focused on new field-deep space planets. Deep space exploration and the development and utilization of resources are inestimable strategic significance for the country to seize the initiative and command heights of deep space exploration. Nuclear electric propulsion (NEP) systems convert heat from the fission reactor to electrical power and then use the electrical power to produce thrust. Compared with traditional propulsion technology, the NEP system with variable Isp can be used for several applications. The NEP spacecraft is more suitable for deep space exploration missions due to the advantages of high specific impulse, high power, and long life. This paper analyzes the relationship between the transfer travel time, specific mass, power, and payload ratio of the NEP spacecraft through simple performance models. Use the mass optimization and specific mass optimization models based on the NEP system composition and small thrust orbit theory to maximize the payload ratio for a given transfer time and technological characteristics. Finally, applied this NEP model to discuss the feasibility of Mars, Jupiter, and Saturn transfer missions and compared it with the Tianwen-1, Juno, and Cassini-Huygens Cassini–Huygens spacecraft, respectively. Results show that when the NEP spacecraft specific mass reaches 4.77 kg/kW, the Earth–Mars transfer time can be changed to 331.31 days, the payload increases to 1650 kg, the transfer time for Jupiter and Saturn mission would be shorted to 661.31 days and 1131.31 days, the corresponding payload significantly increases which achieved to 1270 kg and 2981 kg. The nuclear electric propulsion spacecraft dramatically improves the detection capability of the spacecraft and provides a reference for the feasibility demonstration and subsequent design of the deep space and the extrasolar planet exploration.