Transmembrane serine protease TMPRSS2 activates the spike protein of highly pathogenic human coronaviruses such as severe acute respiratory syndrome-related coronavirus (SARS-CoV) and Middle East respiratory syndrome-related coronavirus (MERS-CoV). In vitro, activation induces virus-cell membrane fusion at the cell surface. However, the roles of TMPRSS2 during coronavirus infection in vivo are unclear. Here, we used animal models of SARS-CoV and MERS-CoV infection to investigate the role of TMPRSS2. Th1-prone C57BL/6 mice and TMPRSS2-knockout (KO) mice were used for SARS-CoV infection, and transgenic mice expressing the human MERS-CoV receptor DPP4 (hDPP4-Tg mice) and TMPRSS2-KO hDPP4-Tg mice were used for MERS-CoV infection. After experimental infection, TMPRSS2-deficient mouse strains showed reduced body weight loss and viral kinetics in the lungs. Lack of TMPRSS2 affected the primary sites of infection and virus spread within the airway, accompanied by less severe immunopathology. However, TMPRSS2-KO mice showed weakened inflammatory chemokine and/or cytokine responses to intranasal stimulation with poly(I·C), a Toll-like receptor 3 agonist. In conclusion, TMPRSS2 plays a crucial role in viral spread within the airway of murine models infected by SARS-CoV and MERS-CoV and in the resulting immunopathology.IMPORTANCE Broad-spectrum antiviral drugs against highly pathogenic coronaviruses and other emerging viruses are desirable to enable a rapid response to pandemic threats. Transmembrane protease serine type 2 (TMPRSS2), a protease belonging to the type II transmembrane serine protease family, cleaves the coronavirus spike protein, making it a potential therapeutic target for coronavirus infections. Here, we examined the role of TMPRSS2 using animal models of SARS-CoV and MERS-CoV infection. The results suggest that lack of TMPRSS2 in the airways reduces the severity of lung pathology after infection by SARS-CoV and MERS-CoV. Taken together, the results will facilitate development of novel targets for coronavirus therapy.

Polyunsaturated fatty acids (PUFAs) in phospholipids affect the physical properties of membranes, but it is unclear which biological processes are influenced by their regulation. For example, the functions of membrane arachidonate that are independent of a precursor role for eicosanoid synthesis remain largely unknown. Here, we show that the lack of lysophosphatidylcholine acyltransferase 3 (LPCAT3) leads to drastic reductions in membrane arachidonate levels, and that LPCAT3-deficient mice are neonatally lethal due to an extensive triacylglycerol (TG) accumulation and dysfunction in enterocytes. We found that high levels of PUFAs in membranes enable TGs to locally cluster in high density, and that this clustering promotes efficient TG transfer. We propose a model of local arachidonate enrichment by LPCAT3 to generate a distinct pool of TG in membranes, which is required for normal directionality of TG transfer and lipoprotein assembly in the liver and enterocytes.

Abstract Adipose tissue resident macrophages have important roles in the maintenance of tissue homeostasis and regulate insulin sensitivity for example by secreting pro-inflammatory or anti-inflammatory cytokines. Here, we show that M2-like macrophages in adipose tissue regulate systemic glucose homeostasis by inhibiting adipocyte progenitor proliferation via the CD206/TGFβ signaling pathway. We show that adipose tissue CD206 + cells are primarily M2-like macrophages, and ablation of CD206 + M2-like macrophages improves systemic insulin sensitivity, which was associated with an increased number of smaller adipocytes. Mice genetically engineered to have reduced numbers of CD206 + M2-like macrophages show a down-regulation of TGFβ signaling in adipose tissue, together with up-regulated proliferation and differentiation of adipocyte progenitors. Our findings indicate that CD206 + M2-like macrophages in adipose tissues create a microenvironment that inhibits growth and differentiation of adipocyte progenitors and, thereby, control adiposity and systemic insulin sensitivity.

Abstract Mothers provide essential nutrients, including docosahexaenoic acid (DHA), an omega-3 fatty acid, during the perinatal period. DHA deficiency in perinatal mothers is linked to developmental abnormalities, especially in the central nervous system of the offspring; however, its specific impact on distinct events in fetal and neonatal brain development and prospective brain functions remains incompletely understood. We demonstrated using mice lacking Agpat3 , a gene encoding the enzyme that synthesizes DHA-containing phospholipids (DHA-PLs), that maternal DHA-PL synthesis significantly contributes to the maternal– offspring DHA supply during the fetal period but not in infancy. Selective modulation of DHA-PL levels during fetal and postnatal periods in Agpat3 -knockout mice showed that fetal stage-specific insufficiency in maternal DHA-PL supply potentially influences the neuropsychiatric phenotype in adult mice without affecting postnatal tissue DHA-PL levels, weight gain, and brain expansion. Collectively, enhancing maternal DHA-PL synthesis during pregnancy may help prevent prospective neuropsychiatric abnormalities in the offspring.

Human vascular endothelial cells (ECs) are categorized into two groups; pro-stenotic (Type-I) and anti-stenotic (Type-II) ECs, and one of the master genes for a stress-induced 'Type-II-to-Type-I' degeneration is Regulator of G-protein signaling 5 (RGS5). Here we show that miR-10b is a crucial downstream mediator in RGS5-dependent degeneration. We also demonstrated the miR-10bhigh Type-I EC exosome has a trans effect which suppresses anti-proliferative abilities of Type-II ECs. Moreover, we found miR-10b-deficient mice showed a resistance to experimental atherosclerosis, where high-fat-high-cholesterol-diet-fed mice were subjected to partial carotid ligation. Furthermore, we determined the key target of miR-10b was Latent transforming growth factor-β binding protein 1 (LTBP1), which is a regulator of TGF-β signaling. Compatible with a commonly accepted view that TGF-β creates the major growth-inhibitory signal against vascular smooth muscle cells, TGF-β inhibitor treatments abolished anti-proliferative functions of Type-II ECs. Therefore, RGS5/miR-10b/LTBP1/TGF-β axis plays a leading role in quality control of ECs.

Abstract We identified a 5-fluoro-benzothiazole-containing small molecule, TKB272, through fluorine-scanning of the benzothiazole moiety, which more potently inhibits the enzymatic activity of SARS-CoV-2’s main protease (Mpro) and more effectively blocks the infectivity and replication of all SARS-CoV-2 strains examined including Omicron variants such as SARS-CoV-2XBB1.5 and SARS-CoV-2EG.5.1 than two Mpro inhibitors, nirmatrelvir and ensitrelvir. Notably, the administration of ritonavir-boosted nirmatrelvir and ensitrelvir causes drug-drug interactions warranting cautions due to their CYP3A4 inhibition, thereby limiting their clinical utility. When orally administered, TKB272 blocked SARS-CoV-2XBB1.5 replication without ritonavir in B6.Cg-Tg(K18-hACE2)2-Prlmn/J-transgenic mice, comparably as did ritonavir-boosted nirmatrelvir. When the ancestral SARCoV-2 was propagated with nirmatrelvir in vitro, a highly-nirmatrelvir-resistant E166V-carrying variant (SARS-CoV-2E166V-P14) readily emerged by passage 14; however, when propagated with TKB272, no variants emerged by passage 25. SARS-CoV-2E166V showed some cross-resistance to TKB272 but was substantially sensitive to the compound. X-ray structural analyses and mass-spectrometric data showed that the E166V substitution disrupts the critical dimerization-initiating Ser1’-E166 interactions, thereby limiting nirmatrelvir’s Mpro inhibition but that TKB272 nevertheless forms a tight binding with Mpro’s catalytic active sight even in the presence of the E166V substitution. TKB272 shows no apparent genotoxicity as tested in the micro-Ames test. Highly potent TKB272 may serve as a COVID-19 therapeutic, overcome resistance to existing Mpro inhibitors.

Transcriptional bursting is stochastic activation and inactivation of promoters, leading to discontinuous production of mRNA, and is considered to be a contributing factor to cell-to-cell heterogeneity in gene expression. However, it remains elusive how the kinetic properties of transcriptional bursting ( e.g. , burst size, burst frequency, and noise induced by transcriptional bursting) are regulated in mammalian cells. In this study, we performed a genome-wide analysis of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells (mESCs) using single-cell RNA-sequencing. We found that the kinetics of transcriptional bursting was determined by a combination of promoter and gene body binding proteins, including polycomb repressive complex 2 and transcription elongation-related factors. Furthermore, large-scale CRISPR-Cas9-based screening and functional analysis revealed that the Akt/MAPK signaling pathway regulated bursting kinetics by modulating transcription elongation efficiency. These results uncover key molecular mechanisms underlying transcriptional bursting and cell-to-cell gene expression noise in mammalian cells.

For patients who have difficulty controlling blood glucose even with insulin administration, xenogeneic islet cells, including human stem cell-derived pancreatic islets (hSC-islet) and porcine islets, have garnered attention as potential solutions to challenges associated with donor shortages. For the development of diabetes treatment modalities that use cell transplantation therapy, it is essential to evaluate the efficacy and safety of transplanted cells using experimental animals over the long term.