Abstract HIV-1 Associated Neurocognitive Disorder (HAND) is commonly seen in HIV-infected patients. Viral proteins including Tat cause neuronal toxicity and is worsened by drugs of abuse. To uncover potential targets for anti-HAND therapy, we employed a literature mining system, MOLIERE. Here, we validated Dead Box RNA Helicase 3 (DDX3) as a target to treat HAND via a selective DDX3 inhibitor, RK-33. The combined neurotoxicity of Tat protein and cocaine was blocked by RK-33 in rat and mouse cortical cultures. Transcriptome analysis showed that Tat-activated transcripts include makers and regulators of microglial activation, and RK-33 blocked Tat-induced activation of these mRNAs. Elevated production of proinflammatory cytokines was also inhibited by RK-33. These findings show that DDX3 contributes to microglial activation triggered by Tat and cocaine, and DDX3 inhibition shows promise as a therapy for HAND. Moreover, DDX3 may contribute to the pathology of other neurodegenerative diseases with pathological activation of microglia.

Abstract Castration-resistant prostate cancer (CRPC) remains incurable due to its high plasticity. We found that Mediator kinases CDK8 and CDK19, pleiotropic regulators of transcriptional reprogramming, are differentially affected by androgen, which downregulates CDK8 and upregulates CDK19. Accordingly, expression of CDK8 decreases while CDK19 increases during prostate carcinogenesis, but both CDK19 and CDK8 are upregulated in metastatic CRPC. Genetic inactivation of CDK8 and CDK19 suppresses CRPC tumor growth in castrated male mice and renders CRPC responsive to androgen deprivation. Restoration of active CDK19 or CDK8 kinases reverses this phenotype, indicating that CRPC becomes dependent on Mediator kinase activity for in vivo growth under the conditions of androgen deprivation. Selective CDK8/19 inhibitors suppress androgen-independent growth of cell line-based and patient-derived CRPC xenografts, whereas prolonged inhibitor treatment induces tumor regression and even leads to cures. Mediator kinase activity was found to affect tumor and stromal gene expression preferentially in castrated mice, orchestrating castration-induced transcriptional reprogramming. These results warrant the exploration of Mediator kinase inhibitors for CRPC therapy.

ABSTRACT Mediation analysis has emerged as a versatile tool for answering mechanistic questions in microbiome research because it provides a statistical framework for attributing treatment effects to alternative causal pathways. Using a series of linked regression models, this analysis quantifies how complementary data modalities relate to one another and respond to treatments. Despite these advances, the rigid modeling assumptions of existing software often results in users viewing mediation analysis as a black box, not something that can be inspected, critiqued, and refined. We designed the multimedia R package to make advanced mediation analysis techniques accessible to a wide audience, ensuring that all statistical components are easily interpretable and adaptable to specific problem contexts. The package provides a uniform interface to direct and indirect effect estimation, synthetic null hypothesis testing, and bootstrap confidence interval construction. We illustrate the package through two case studies. The first re-analyzes a study of the microbiome and metabolome of Inflammatory Bowel Disease patients, uncovering potential mechanistic interactions between the microbiome and disease-associated metabolites, not found in the original study. The second analyzes new data about the influence of mindfulness practice on the microbiome. The mediation analysis identifies a direct effect between a randomized mindfulness intervention and microbiome composition, highlighting shifts in taxa previously associated with depression that cannot be explained by diet or sleep behaviors alone. A gallery of examples and further documentation can be found at https://go.wisc.edu/830110 . IMPORTANCE Microbiome studies routinely gather complementary data to capture different aspects of a microbiome’s response to a change, such as the introduction of a therapeutic. Mediation analysis clarifies the extent to which responses occur sequentially via mediators, thereby supporting causal, rather than purely descriptive, interpretation. multimedia is a modular R package with close ties to the wider microbiome software ecosystem that makes statistically rigorous, flexible mediation analysis easily accessible, setting the stage for precise and causally informed microbiome engineering.

Abstract In pathologies such as cancer, aberrant Transforming Growth Factor-β (TGF-β) signaling exerts profound tumor intrinsic and extrinsic consequences. Intense clinical endeavors are underway to target this pivotal pathway. Central to the success of these interventions is pinpointing factors that decisively modulate the TGF-β responses. Betaglycan/type III TGF-β receptor (TβRIII), is an established co-receptor for the TGF-β superfamily known to bind directly to TGF-βs 1-3 and inhibin A/B. While betaglycan can be membrane-bound, it can also undergo ectodomain cleavage to produce soluble-betaglycan that can sequester its ligands. The extracellular domain of betaglycan undergoes heparan sulfate and chondroitin sulfate glycosaminoglycan modifications, transforming betaglycan into a proteoglycan. Here we report the unexpected discovery that the heparan sulfate modifications are critical for the ectodomain shedding of betaglycan. In the absence of such modifications, betaglycan is not shed. Such shedding is indispensable for the ability of betaglycan to suppress TGF-β signaling and the cells’ responses to exogenous TGF-β ligands. Using unbiased transcriptomics, we identified TIMP3 as a key regulator of betaglycan shedding and thereby TGF-β signaling. Our results bear significant clinical relevance as modified betaglycan is present in the ascites of patients with ovarian cancer and can serve as a marker for predicting patient outcomes and TGF-β signaling responses. These studies are the first to demonstrate a unique reliance on the glycosaminoglycan modifications of betaglycan for shedding and influence on TGF-β signaling responses. Dysregulated shedding of TGF-β receptors plays a vital role in determining the response and availability of TGF-βs’, which is crucial for prognostic predictions and understanding of TGF-β signaling dynamics.