Abstract Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2) and α-synuclein share enigmatic roles in the pathobiology of Parkinson’s disease (PD). LRRK2 mutations are a common genetic cause of PD which, in addition to neurodegeneration, often present with abnormal deposits of α-synuclein in the form of Lewy-related pathology. As Lewy-related pathology is a prominent neuropathologic finding in sporadic PD, the relationship between LRRK2 and α-synuclein has garnered considerable interest. However, whether and how LRRK2 might influence the accumulation of Lewy-related pathology remains poorly understood. Through stereotactic injection of mouse α-synuclein pre-formed fibrils (PFF), we modeled the spread of Lewy-related pathology within forebrain regions where LRRK2 is most highly expressed. The impact of LRRK2 genotype on the formation of α-synuclein inclusions was evaluated at 1-month post-injection. Neither deletion of LRRK2 nor G2019S LRRK2 knockin appreciably altered the burden of α- synuclein pathology at this early timepoint. These observations fail to provide support for a robust pathophysiologic interaction between LRRK2 and α-synuclein in the forebrain in vivo . There was, however, a modest reduction in microglial activation induced by PFF delivery in the hippocampus of LRRK2 knockout mice, suggesting that LRRK2 may contribute to α-synuclein-induced neuroinflammation. Collectively, our data indicate that the pathological accumulation of α-synuclein in the mouse forebrain is largely independent of LRRK2. Highlights Adult mice accumulate α-synuclein pathology in the hippocampus and cortex following stereotactic injection with α-synuclein PFFs, with negligible influence of LRRK2 genotype. Hippocampal and cortical α-synuclein pathology elicits the concomitant accrual of phosphorylated tau, reactive astrogliosis, and microglial activation. Absence of endogenous LRRK2 attenuates microglial activation in the dorsal hippocampus induced by PFFs, but not in the entorhinal cortex. Accumulation of α-synuclein inclusions and related neuropathologic changes were strongly associated across the hippocampal dorsal-ventral axis, regardless of LRRK2 genotype.

Abundant and diverse domestic mammals living on the Tibetan Plateau provide useful materials for investigating adaptive evolution and genetic convergence. Here, we utilized 327 genomes from horses, sheep, goats, cattle, pigs and dogs living at both high and low altitudes, including 73 genomes generated for this study, to disentangle the genetic mechanisms underlying local adaptation of domestic mammals. Although molecular convergence is comparatively rare at the DNA sequence level, we found convergent signature of positive selection at the gene level, particularly EPAS1 gene in these Tibetan domestic mammals. We also reported a potential function in response to hypoxia for the gene C10orf67, which underwent positive selection in three of the domestic mammals. Our data provides insight into adaptive evolution of high-altitude domestic mammals, and should facilitate the search for additional novel genes involved in the hypoxia response pathway.

Continued evolution of SARS-CoV-2 generates variants to challenge antibody immunity established by infection and vaccination. A connection between population immunity and genesis of virus variants has long been suggested but its molecular basis remains poorly understood. Here, we identify a class of SARS-CoV-2 neutralising public antibodies defined by their shared usage of VL6-57 light chains. Although heavy chains of diverse genotypes are utilized, convergent HCDR3 rearrangements have been observed among these public antibodies to cooperate with germline VL6-57 LCDRs to target a convergent epitope defined by RBD residues S371-S373-S375. Antibody repertoire analysis identifies that this class of VL6-57 antibodies is present in SARS-CoV-2-naive individuals and is clonally expanded in most COVID-19 patients. We confirm that Omicron specific substitutions at S371, S373 and S375 mediate escape of antibodies of the VL6-57 class. These findings support that this class of public antibodies constitutes immune pressure promoting the introduction of S371L/F-S373P-S375F in Omicron variants. The results provide further molecular evidences to support that antigenic evolution of SARS-CoV-2 is driven by antibody mediated population immunity.

Abstract Previous studies have found that Bifidobacterium infantis -mediated herpes simplex virus-TK/ganciclovir (BF-TK/GCV) reduces the expression of VEGF and CD146 which implies tumor metastasis inhibition. However, the mechanism of BF-TK/GCV inhibits tumor metastasis is still not fully studied. Here, we comprehensively identified and quantified protein expression profiling for the first time in gastric cancer (GC) cells MKN-45 upon BF-TK/GCV treatment using quantitative proteomics. A total of 159 and 72 differential expression proteins (DEPs) were significantly changed in BF-TK/GCV / BF-TK and BF-TK/GCV / BF/GCV groups. Kyoto encyclopedia of genes and genomes (KEGG) pathway analysis showed some enriched metastasis-related pathways such as gap junction and cell adhesion molecules pathways. Moreover, transwell assay proved that BF-TK/GCV inhibited the invasion and migration of tumor cells. Furthermore, immunohistochemistry (IHC) demonstrated that BF-TK/GCV reduced the expression of HIF-1A, MTOR, NF-κB1-p105, VCAM1, CEBPB and CXCL12, which were associated with tumor metastasis. In summary, besides apoptosis, BF-TK/GCV also inhibited tumor metastasis, which deepened and expanded the understanding of BF-TK/GCV anti-tumor mechanisms.

The Gal4/upstream activating sequence(UAS) system, a well-known genetic tool, has been widely used to analyze gene function in many organisms, including the silkworm ( Bombyx mori ), a model lepidopteran insect. Several studies have suggested that Gal4 protein activation in tissues can negatively affect transgenic individuals; however, whether and to what extent the Gal4 protein affects normal endogenous gene expression have rarely been studied. Here, we analyzed the transcriptomes of transgenic silkworms expressing the Gal4 protein at high levels in both the wing disc (WD) and epidermis (EP) and investigated gene expression changes in both tissues. Overall, 24,593 genes were identified in the WD and EP libraries, and 2,025 and 2,488 were identified as significant differentially expressed genes(DEGs) in the WD and EP between the transgenic and control groups, respectively. These DEGs were further annotated by gene function classification and pathway assessment using public databases. In addition, 506 DEGs were shared (common) between both tissues. Of these, 97 genes were commonly upregulated, and 234 were commonly downregulated; many of them were annotated to be involved in metabolic processes such as “fat digestion and absorption”, “glycine, serine and threonine metabolism” and “glutathione metabolism” and in signal transduction pathways such as the “Rap1 signaling pathway”, “MAPK signaling pathway” and “Hippo signaling pathway”. Overall, this work enhances understanding of the effects of transgenic Gal4 protein expression on normal gene expression in silkworm tissues and suggests that researchers should pay attention to unexpected effects when using the Gal4/UAS system to study gene function.

Abstract Fat tail is a special trait in sheep acquired during sheep domestication. Several genomic analyses have been conducted in sheep breeds from limited geographic origins to identify the genetic factors underlying this trait. Nevertheless, these studies obtained different candidates. The results of these regional studies were easily biased by the breed structures. To minimize the bias and distinguish the true candidates, we used an extended data set of 968 sheep representing 18 fat-tailed breeds and 14 thin-tailed breeds from around the world, and integrated two statistic tests to detect selection signatures, including Genetic Fixation Index ( F ST ) and difference of derived allele frequency (ΔDAF). The results showed that platelet derived growth factor D (PDGFD) exhibited the highest genetic differentiation between fat- and thin-tailed sheep breeds. Further analysis of sequence variation identified that a 6.8-kb region within the first intron of PDGFD is likely the target of positive selection and contains regulatory mutation(s) in fat-tailed sheep. Histological analysis and gene expression analysis demonstrated that PDGFD expression is associated with maturation and hemostasis of adipocytes. Luciferase reporter assays showed that a segment of conserved sequence surrounding the orthologous site of one sheep mutation is functional in regulating PDGFD expression in human. These results reveal that PDGFD is the predominant factor for the fat tail phenotype in sheep by contributing to adiopogenesis and maintaining the hemostasis of mature adipocytes. This study provides insights into the evolution of fat-tailed sheep and has important application to animal breeding, as well as obesity-related human diseases.

Abstract The biggest challenge of influenza A virus vaccine development is the constant mutation of the virus, especially the antigenic drift. Therefore, we suggest establishing a research system for upgrading of current influenza A vaccines. The most fundamental but neglected thing is to determine the immune escape mutation (IEM) map (IEMM) of 20 amino acids in linear epitope to reveal the precise mechanism of the viral immune escape. Based on this assumption, we primarily divided IEM of HA-tag linear epitope into four types according to antibody affinity by ELISA. Our aim is to attract scholars to establish of IEMM library to deal with influenza A virus mutations in the future.

Abstract Although several SARS-COV-2 vaccines have been approved, no one oral live vaccine is available. Here, an oral SARS-COV-2 RBD live vaccine containing LTB26 adjuvant has been developed. BALB/c mice are oral vaccinated with attenuated Salmonella typhimurium SL7207 containing pcDNA3.1-LTB26RBD or pcDNA3.1-RBD plasmids. The result shows that the high level of RBD specific antibody is produced in pcDNA3.1- LTB26RBD treatment. The mechanism indicates that LTB26 enhances RBD antibody production by significantly upregulating the activity of MHC II + DCs and CD19 + CD45 + B cells. LTB26 mutant is derived from heat-labile enterotoxin B subunit (LTB) wild type of Escherichia coli with enhanced immune adjuvanticity. Based on the pre-experiment result that SL7207 interferes the function of LTB26, the purified LTB26 was mixed with purified human rotavirus VP8 antigen to explore the mechanism of adjuvant. The results suggests that LTB26 enhances mucosal immune responses via increased of BCR and MHC II + expression. Furthermore, LTB26 promotes both Th1 and Th2 cell mediated immunity. Therefore, LTB26 maybe a potent adjuvant for mucosal vaccine development in view of the safety of LTB26 than LT toxin.

Abstract Phenotypic evaluation and efficient utilization of germplasm collections can be time-intensive, laborious, and expensive. However, with the plummeting costs of next-generation sequencing and the addition of genomic selection to the plant breeder’s toolbox, we now can more efficiently tap the genetic diversity within large germplasm collections. In this study, we applied and evaluated genomic selection’s potential to a set of 482 pea accessions – genotyped with 30,600 single nucleotide polymorphic (SNP) markers and phenotyped for seed yield and yield-related components – for enhancing selection of accessions from the USDA Pea Germplasm Collection. Genomic prediction models and several factors affecting predictive ability were evaluated in a series of cross-validation schemes across complex traits. Different genomic prediction models gave similar results, with predictive ability across traits ranging from 0.23 to 0.60, with no model working best across all traits. Increasing the training population size improved the predictive ability of most traits, including seed yield. Predictive abilities increased and reached a plateau with increasing number of markers presumably due to extensive linkage disequilibrium in the pea genome. Accounting for population structure effects did not significantly boost predictive ability, but we observed a slight improvement in seed yield. By applying the best genomic prediction model (e.g., RR-BLUP), we then examined the distribution of genotyped but nonphenotyped accessions and the reliability of genomic estimated breeding values (GEBV). The distribution of GEBV suggested that none of the nonphenotyped accessions were expected to perform outside the range of the phenotyped accessions. Desirable breeding values with higher reliability can be used to identify and screen favorable germplasm accessions. Expanding the training set and incorporating additional orthogonal information (e.g., transcriptomics, proteomics, metabolomics, physiological traits, etc.) into the genomic prediction framework could enhance prediction accuracy.

We look into the 2851 $^{12}$CO molecular clouds harboring $^{13}$CO structures to reveal the distribution of the projected angular separations and radial velocity separations between their internal $^{13}$CO structures. The projected angular separations are determined using the minimal spanning tree algorithm. We find that $\sim$ 50$\%$ of the angular separations fall in a narrow range of $\sim$ 3 - 7 arcmin with a median of $\sim$ 5 arcmin, and the corresponding radial velocity separations mainly range from $\sim$ 0.3 km s$^{-1}$ to 2.5 km s$^{-1}$. The mean and standard deviation of the angular separations of the internal $^{13}$CO structures within $^{12}$CO clouds appear to be universal, independent of the $^{12}$CO cloud angular areas and the counts of their internal $^{13}$CO structures. We also reveal a scaling relation between the $^{12}$CO cloud angular area and its harbored $^{13}$CO structure count. These results suggest there is a preferred angular separation between $^{13}$CO structures in these $^{12}$CO clouds, considering the distance effects. According to that, we propose an alternative picture for the assembly and destruction of molecular clouds: there is a fundamental separation for the internal structures of molecular clouds, the build-up and destruction of molecular clouds proceeds under this fundamental unit.