Extracellular vesicles (EVs) are membraneous vesicles released by a variety of cells into their microenvironment. Recent studies have elucidated the role of EVs in intercellular communication, pathogenesis, drug, vaccine and gene-vector delivery, and as possible reservoirs of biomarkers. These findings have generated immense interest, along with an exponential increase in molecular data pertaining to EVs. Here, we describe Vesiclepedia, a manually curated compendium of molecular data (lipid, RNA, and protein) identified in different classes of EVs from more than 300 independent studies published over the past several years. Even though databases are indispensable resources for the scientific community, recent studies have shown that more than 50% of the databases are not regularly updated. In addition, more than 20% of the database links are inactive. To prevent such database and link decay, we have initiated a continuous community annotation project with the active involvement of EV researchers. The EV research community can set a gold standard in data sharing with Vesiclepedia, which could evolve as a primary resource for the field.

Determining the full complement of protein-coding genes is a key goal of genome annotation. The most powerful approach for confirming protein-coding potential is the detection of cellular protein expression through peptide mass spectrometry (MS) experiments. Here, we mapped peptides detected in seven large-scale proteomics studies to almost 60% of the protein-coding genes in the GENCODE annotation of the human genome. We found a strong relationship between detection in proteomics experiments and both gene family age and cross-species conservation. Most of the genes for which we detected peptides were highly conserved. We found peptides for >96% of genes that evolved before bilateria. At the opposite end of the scale, we identified almost no peptides for genes that have appeared since primates, for genes that did not have any protein-like features or for genes with poor cross-species conservation. These results motivated us to describe a set of 2001 potential non-coding genes based on features such as weak conservation, a lack of protein features, or ambiguous annotations from major databases, all of which correlated with low peptide detection across the seven experiments. We identified peptides for just 3% of these genes. We show that many of these genes behave more like non-coding genes than protein-coding genes and suggest that most are unlikely to code for proteins under normal circumstances. We believe that their inclusion in the human protein-coding gene catalogue should be revised as part of the ongoing human genome annotation effort.

Cardiomyocytes are subjected to the intense mechanical stress and metabolic demands of the beating heart. It is unclear whether these cells, which are long-lived and rarely renew, manage to preserve homeostasis on their own. While analyzing macrophages lodged within the healthy myocardium, we discovered that they actively took up material, including mitochondria, derived from cardiomyocytes. Cardiomyocytes ejected dysfunctional mitochondria and other cargo in dedicated membranous particles reminiscent of neural exophers, through a process driven by the cardiomyocyte’s autophagy machinery that was enhanced during cardiac stress. Depletion of cardiac macrophages or deficiency in the phagocytic receptor Mertk resulted in defective elimination of mitochondria from the myocardial tissue, activation of the inflammasome, impaired autophagy, accumulation of anomalous mitochondria in cardiomyocytes, metabolic alterations, and ventricular dysfunction. Thus, we identify an immune-parenchymal pair in the murine heart that enables transfer of unfit material to preserve metabolic stability and organ function.Video Abstracthttps://www.cell.com/cms/asset/46565560-674e-41de-80b4-3f0988fd287f/mmc7.mp4Loading ...(mp4, 11.65 MB) Download video

Abstract Ticks transmit more pathogens to humans and animals than any other arthropod. We describe the 2.1 Gbp nuclear genome of the tick, Ixodes scapularis (Say), which vectors pathogens that cause Lyme disease, human granulocytic anaplasmosis, babesiosis and other diseases. The large genome reflects accumulation of repetitive DNA, new lineages of retro-transposons, and gene architecture patterns resembling ancient metazoans rather than pancrustaceans. Annotation of scaffolds representing ∼57% of the genome, reveals 20,486 protein-coding genes and expansions of gene families associated with tick–host interactions. We report insights from genome analyses into parasitic processes unique to ticks, including host ‘questing’, prolonged feeding, cuticle synthesis, blood meal concentration, novel methods of haemoglobin digestion, haem detoxification, vitellogenesis and prolonged off-host survival. We identify proteins associated with the agent of human granulocytic anaplasmosis, an emerging disease, and the encephalitis-causing Langat virus, and a population structure correlated to life-history traits and transmission of the Lyme disease agent.

Extracellular vesicles are emerging as a potent mechanism of intercellular communication because they can systemically exchange genetic and protein material between cells. Tetraspanin molecules are commonly used as protein markers of extracellular vesicles, although their role in the unexplored mechanisms of cargo selection into exosomes has not been addressed. For that purpose, we have characterized the intracellular tetraspanin-enriched microdomain (TEM) interactome by high throughput mass spectrometry, in both human lymphoblasts and their derived exosomes, revealing a clear pattern of interaction networks. Proteins interacting with TEM receptors cytoplasmic regions presented a considerable degree of overlap, although some highly specific CD81 tetraspanin ligands, such as Rac GTPase, were detected. Quantitative proteomics showed that TEM ligands account for a great proportion of the exosome proteome and that a selective repertoire of CD81-associated molecules, including Rac, is not correctly routed to exosomes in cells from CD81-deficient animals. Our data provide evidence that insertion into TEM may be necessary for protein inclusion into the exosome structure. Extracellular vesicles are emerging as a potent mechanism of intercellular communication because they can systemically exchange genetic and protein material between cells. Tetraspanin molecules are commonly used as protein markers of extracellular vesicles, although their role in the unexplored mechanisms of cargo selection into exosomes has not been addressed. For that purpose, we have characterized the intracellular tetraspanin-enriched microdomain (TEM) interactome by high throughput mass spectrometry, in both human lymphoblasts and their derived exosomes, revealing a clear pattern of interaction networks. Proteins interacting with TEM receptors cytoplasmic regions presented a considerable degree of overlap, although some highly specific CD81 tetraspanin ligands, such as Rac GTPase, were detected. Quantitative proteomics showed that TEM ligands account for a great proportion of the exosome proteome and that a selective repertoire of CD81-associated molecules, including Rac, is not correctly routed to exosomes in cells from CD81-deficient animals. Our data provide evidence that insertion into TEM may be necessary for protein inclusion into the exosome structure.

The cellular redox status can modify the function of NF-κB, whose DNA-binding activity can be inhibited by oxidative, nitrosative, and nonphysiological agents such as diamide, iodoacetamide, or N-ethylmaleimide. This inhibitory effect has been proposed to be mediated by the oxidation of a conserved cysteine in its DNA-binding domain (Cys62) through unknown biochemical mechanisms. The aim of this work was to identify new oxidative modifications in Cys62 involved in the redox regulation of the NF-κB subunit p50. To address this problem, we exposed p50, both the native form (p50WT) and its corresponding mutant in Cys62 (C62S), to changes in the redox pair glutathione/glutathione disulfide (GSH/GSSG) ratio ranging from 100 to 0.1, which may correspond to intracellular (patho)physiological states. A ratio between 1 and 0.1 resulted in a 40−70% inhibition of the DNA binding of p50WT, having no effect on the C62S mutant. Mass spectrometry studies, molecular modeling, and incorporation of 3H-glutathione assays were consistent with an S-glutathionylation of p50WT in Cys62. Maximal incorporation of 3H-glutathione to the p50WT and C62S was of 0.4 and 0.1 mol of 3H-GSH/mol of protein, respectively. Because this covalent glutathione incorporation did not show a perfect correlation with the observed inhibition in the DNA-binding activity of p50WT, we searched for other modifications contributing to the maximal inhibition. MALDI-TOF and nanospray-QIT studies revealed the formation of sulfenic acid as an alternative or concomitant oxidative modification of p50. In summary, these data are consistent with new oxidative modifications in p50 that could be involved in redox regulatory mechanisms for NF-κB. These postranslational modifications could represent a molecular basis for the coupling of pro-oxidative stimuli to gene expression.

High-throughput sequencing of full-length transcripts using long reads has paved the way for the discovery of thousands of novel transcripts, even in well-annotated mammalian species. The advances in sequencing technology have created a need for studies and tools that can characterize these novel variants. Here, we present SQANTI, an automated pipeline for the classification of long-read transcripts that can assess the quality of data and the preprocessing pipeline using 47 unique descriptors. We apply SQANTI to a neuronal mouse transcriptome using Pacific Biosciences (PacBio) long reads and illustrate how the tool is effective in characterizing and describing the composition of the full-length transcriptome. We perform extensive evaluation of ToFU PacBio transcripts by PCR to reveal that an important number of the novel transcripts are technical artifacts of the sequencing approach and that SQANTI quality descriptors can be used to engineer a filtering strategy to remove them. Most novel transcripts in this curated transcriptome are novel combinations of existing splice sites, resulting more frequently in novel ORFs than novel UTRs, and are enriched in both general metabolic and neural-specific functions. We show that these new transcripts have a major impact in the correct quantification of transcript levels by state-of-the-art short-read-based quantification algorithms. By comparing our iso-transcriptome with public proteomics databases, we find that alternative isoforms are elusive to proteogenomics detection. SQANTI allows the user to maximize the analytical outcome of long-read technologies by providing the tools to deliver quality-evaluated and curated full-length transcriptomes.

Dengue is an acute illness caused by the positive-strand RNA dengue virus (DENV). There are four genetically distinct DENVs (DENV-1–4) that cause disease in tropical and subtropical countries. Most patients are viremic when they present with symptoms; therefore, RT-PCR has been increasingly used in dengue diagnosis. The CDC DENV-1–4 RT-PCR Assay has been developed as an in-vitro diagnostic platform and was recently approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for detection of dengue in patients with signs or symptoms of mild or severe dengue. The primers and probes of this test have been designed to detect currently circulating strains of DENV-1–4 from around the world at comparable sensitivity. In a retrospective study with 102 dengue cases confirmed by IgM anti-DENV seroconversion in the convalescent sample, the RT-PCR Assay detected DENV RNA in 98.04% of the paired acute samples. Using sequencing as a positive indicator, the RT-PCR Assay had a 97.92% positive agreement in 86 suspected dengue patients with a single acute serum sample. After extensive validations, the RT-PCR Assay performance was highly reproducible when evaluated across three independent testing sites, did not produce false positive results for etiologic agents of other febrile illnesses, and was not affected by pathological levels of potentially interfering biomolecules. These results indicate that the CDC DENV-1–4 RT-PCR Assay provides a reliable diagnostic platform capable for confirming dengue in suspected cases.

Cells drop a bomb on pathogens Lipid droplets (LDs) accumulate in cells to serve as lipid storage organelles. They are also an attractive source of nutrients for many pathogens. Bosch et al. show that various proteins involved in innate immunity form complexes on LDs in response to bacterial lipopolysaccharide (see the Perspective by Green). Upon activation, LDs became physically uncoupled from mitochondria, driving a shift in cells from oxidative phosphorylation to aerobic glycolysis. This work highlights the ability of LDs both to kill pathogens directly and to establish a metabolic environment conducive to host defense. This may inform future antimicrobial strategies in the age of antibiotic resistance. Science , this issue p. eaay8085 ; see also p. 294