Modulating myosin function is a novel therapeutic approach in patients with cardiomyopathy. Detailed mechanism of action of these agents can help predict potential unwanted affects and identify patient populations that can benefit most from them. Danicamtiv is a novel myosin activator with promising preclinical data that is currently in clinical trials. While it is known danicamtiv increases force and cardiomyocyte contractility without affecting calcium levels, detailed mechanistic studies regarding its mode of action are lacking. Using porcine cardiac tissue and myofibrils we demonstrate that Danicamtiv increases force and calcium sensitivity via increasing the number of myosin in the "on" state and slowing cross bridge turnover. Our detailed analysis shows that inhibition of ADP release results in decreased cross bridge turnover with cross bridges staying on longer and prolonging myofibril relaxation. Using a mouse model of genetic dilated cardiomyopathy, we demonstrated that Danicamtiv corrected calcium sensitivity in demembranated and abnormal twitch magnitude and kinetics in intact cardiac tissue.Directly augmenting sarcomere function has potential to overcome limitations of currently used inotropic agents to improve cardiac contractility. Myosin modulation is a novel mechanism for increased contraction in cardiomyopathies. Danicamtiv is a myosin activator that is currently under investigation for use in cardiomyopathy patients. Our study is the first detailed mechanism of how Danicamtiv increases force and alters kinetics of cardiac activation and relaxation. This new understanding of the mechanism of action of Danicamtiv can be used to help identify patients that could benefit most from this treatment.

Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is a genetic disease of the heart characterized by thickening of the left ventricle (LV), hypercontractility, and impaired relaxation. HCM is caused primarily by heritable mutations in sarcomeric proteins, such as β myosin heavy chain. Until recently, medications in clinical use for HCM did not directly target the underlying contractile changes in the sarcomere. Here, we investigate a novel small molecule, RLC-1, identified in a bovine cardiac myofibril high-throughput screen. RLC-1 is highly dependent on the presence of a regulatory light chain to bind to cardiac myosin and modulate its ATPase activity. In demembranated rat LV trabeculae, RLC-1 decreased maximal Ca2+-activated force and Ca2+ sensitivity of force, while it increased the submaximal rate constant for tension redevelopment. In myofibrils isolated from rat LV, both maximal and submaximal Ca2+-activated force are reduced by nearly 50%. Additionally, the fast and slow phases of relaxation were approximately twice as fast as DMSO controls, and the duration of the slow phase was shorter. Structurally, x-ray diffraction studies showed that RLC-1 moved myosin heads away from the thick filament backbone and decreased the order of myosin heads, which is different from other myosin inhibitors. In intact trabeculae and isolated cardiomyocytes, RLC-1 treatment resulted in decreased peak twitch magnitude and faster activation and relaxation kinetics. In conclusion, RLC-1 accelerated kinetics and decreased force production in the demembranated tissue, intact tissue, and intact whole cells, resulting in a smaller cardiac twitch, which could improve the underlying contractile changes associated with HCM.

There is a growing awareness that both thick filament and classical thin filament regulation play central roles in modulating muscle contraction. Myosin ATPase assays have demonstrated that under relaxed conditions, myosin may reside in either a high energy-consuming disordered-relaxed (DRX) state available for binding actin to generate force, or in an energy-sparing super-relaxed (SRX) state unavailable for actin binding. X-ray diffraction studies have shown the majority of myosin heads are in a quasi-helically ordered OFF state in a resting muscle and that this helical ordering is lost when myosin heads are turned ON for contraction. It has been assumed that myosin heads in SRX and DRX states are equivalent to the OFF and ON state respectively and the terms have been used interchangeably. Here, we use X-ray diffraction and ATP turnover assays to track the structural and biochemical transitions of myosin heads respectively induced with either omecamtiv mecarbil (OM) or piperine in relaxed porcine myocardium. We find that while OM and piperine induce dramatic shifts of myosin heads from the OFF to ON states, there are no appreciable changes in the population of myosin heads in the SRX and DRX states in both unloaded and loaded preparations. Our results show that biochemically defined SRX and DRX can be decoupled from structurally-defined OFF and ON states. In summary, while SRX/DRX and OFF/ON transitions can be correlated in some cases, these two phenomena are measured using different approaches, do not necessarily reflect the same properties of the thick filament and should be investigated and interpreted separately.

Finding new and effective natural products for designing antiepileptic drugs is highly important in the scientific community. The scorpion venom heat-resistant peptide (SVHRP) was purified from Buthus martensii Karsch scorpion venom, and subsequent analysis of the amino acid sequence facilitated the synthesis of a peptide known as scorpion venom heat-resistant synthesis peptide (SVHRSP) using a technique for peptide synthesis. Previous studies have demonstrated that the SVHRSP can inhibit neuroinflammation and provide neuroprotection. This study aimed to investigate the antiepileptic effect of SVHRSP on both acute and chronic kindling seizure models by inducing seizures in male rats through intraperitoneal administration of pentylenetetrazole (PTZ). Additionally, an N-methyl-D-aspartate (NMDA)-induced neuronal injury model was used to observe the anti-excitotoxic effect of SVHRSP in vitro. Our findings showed that treatment with SVHRSP effectively alleviated seizure severity, prolonged latency, and attenuated neuronal loss and glial cell activation. It also demonstrated the prevention of alterations in the expression levels of NMDA receptor subunits and phosphorylated p38 MAPK protein, as well as an improvement in spatial reference memory impairment during Morris water maze (MWM) testing in PTZ-kindled rats. In vitro experiments further revealed that SVHRSP was capable of attenuating neuronal action potential firing, inhibiting NMDA receptor currents and intracellular calcium overload, and reducing neuronal injury. These results suggest that the antiepileptic and neuroprotective effects of SVHRSP may be mediated through the regulation of NMDA receptor function and expression. This study provides new insight into therapeutic strategies for epilepsy.

Evolution Strategies (ES) have emerged as a competitive alternative for model-free reinforcement learning, showcasing exemplary performance in tasks like Mujoco and Atari. Notably, they shine in scenarios with imperfect reward functions, making them invaluable for real-world applications where dense reward signals may be elusive. Yet, an inherent assumption in ES—that all input features are task-relevant—poses challenges, especially when confronted with irrelevant features common in real-world problems. This work scrutinizes this limitation, particularly focusing on the Natural Evolution Strategies (NES) variant. We propose NESHT, a novel approach that integrates Hard-Thresholding (HT) with NES to champion sparsity, ensuring only pertinent features are employed. Backed by rigorous analysis and empirical tests, NESHT demonstrates its promise in mitigating the pitfalls of irrelevant features and shines in complex decision-making problems like noisy Mujoco and Atari tasks. Our code is available at https://github.com/cangcn/NES-HT.