cated 30 years ago 1 to improve oxygenation in patients with hypoxemic acute respiratory failure (ARF) receiving mechanical ventilation.Dramatic oxygenation improvement using prone positioning was reported in severely hypoxemic patients. 2e mechanism of how the prone position improves oxygenation in this setting is still unclear.Postulated hypotheses in humans include alveolar recruitment, 3 redistribution of ventilation 4 toward dorsal areas that remain well

COVID-19 is a systemic infection that exerts significant impact on the metabolism. Yet, there is little information on how SARS-CoV-2 affects metabolism. Using NMR spectroscopy, we measured the metabolomic and lipidomic serum profile from 263 (training cohort) + 135 (validation cohort) symptomatic patients hospitalized after positive PCR testing for SARS-CoV-2 infection. We also established the profiles of 280 persons collected before the coronavirus pandemic started. Principal-component analysis discriminated both cohorts, highlighting the impact that the infection has on overall metabolism. The lipidomic analysis unraveled a pathogenic redistribution of the lipoprotein particle size and composition to increase the atherosclerotic risk. In turn, metabolomic analysis reveals abnormally high levels of ketone bodies (acetoacetic acid, 3-hydroxybutyric acid, and acetone) and 2-hydroxybutyric acid, a readout of hepatic glutathione synthesis and marker of oxidative stress. Our results are consistent with a model in which SARS-CoV-2 infection induces liver damage associated with dyslipidemia and oxidative stress.

Abstract Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD), previously known as non-alcoholic fatty liver disease, encompasses steatosis and metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH), leading to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Preclinical MASLD research is mainly performed in rodents; however, the model that best recapitulates human disease is yet to be defined. We conducted a wide-ranging retrospective review (metabolic phenotype, liver histopathology, transcriptome benchmarked against humans) of murine models (mostly male) and ranked them using an unbiased MASLD ‘human proximity score’ to define their metabolic relevance and ability to induce MASH-fibrosis. Here, we show that Western diets align closely with human MASH; high cholesterol content, extended study duration and/or genetic manipulation of disease-promoting pathways are required to intensify liver damage and accelerate significant (F2+) fibrosis development. Choline-deficient models rapidly induce MASH-fibrosis while showing relatively poor translatability. Our ranking of commonly used MASLD models, based on their proximity to human MASLD, helps with the selection of appropriate in vivo models to accelerate preclinical research.

Abstract The binding of intrinsically disordered proteins to globular ones often requires the folding of motifs into ɑ-helices. These interactions offer opportunities for therapeutic intervention but their modulation with small molecules is challenging because they bury large surfaces. Linear peptides that display the residues that are key for binding can be targeted to globular proteins when they form stable helices, which in most cases requires their chemical modification. Here we present rules to design peptides that fold into single ɑ-helices by instead concatenating glutamine side chain to main chain hydrogen bonds recently discovered in polyglutamine helices. The resulting peptides are uncharged, contain only natural amino acids, and their sequences can be optimized to interact with specific targets. Our results provide design rules to obtain single ɑ-helices for a wide range of applications in protein engineering and drug design.

Recombinant proteins and antibodies are routinely used as drugs to treat prevalent diseases such as diabetes or cancer, while enzyme replacement and gene therapies are the main therapeutic intervention lines in rare diseases. In protein-based therapeutics, optimized in vivo stability is key as intrinsic denaturation and intracellular proteostatic degradation will limit potency, particularly in treatments requiring a sustained action, while clearance mechanisms may limit the amount of circulating protein. In vivo stability is ultimately correlated with the intrinsic thermodynamic stability of the biomolecule, but this is difficult to optimize because it often goes at the expense of reducing protein activity. Here, we have used in silico engineering approaches to thermodynamically stabilize human frataxin, a small mitochondrial protein that acts as an allosteric activator for the biosynthesis of Fe-S clusters, whose genetically-driven impairment results in a rare disease known as Friedreich ataxia. Specifically, we developed an efficient thermostability engineering computational approach that combines information on amino acid conservation, the Rosetta energy function, and two recent artificial intelligence tools - AlphaFold and ProteinMPNN - to produce thermodynamically stabilized variants of human frataxin. Such protein variants rescued the large destabilization exerted by well-known pathological mutations, with an increase over 20 C in the melting temperature and a thermodynamic stabilization of more than 3 kcal mol-1 at the physiological temperature. This stability surplus is translated into an enhanced resistance to proteolysis, while maintaining the protein fully functional. This case-study highlights the power of our combined computational approach to generate optimized variants, adequate for protein-based therapeutics.

Abstract Background In vitro embryo production is a highly demanded reproductive technology in horses, which requires the recovery (in vivo or post-mortem ) and in vitro maturation (IVM) of oocytes. Oocytes subjected to IVM exhibit poor developmental competence compared to their in vivo counterparts, being this related to a suboptimal composition of commercial maturation media. The objective of this work was to study the effect of different concentrations of secretome obtained from equine preovulatory follicular fluid (FF) on cumulus-oocyte complexes (COCs) during IVM. COCs retrieved in vivo by ovum pick up (OPU) or post-mortem from a slaughterhouse (SLA) were subjected to IVM in the presence or absence of secretome (Control: 0 µg/ml, S20: 20 µg/ml or S40: 40 µg/ml). After IVM, the metabolome of the medium used for oocyte maturation prior (Pre-IVM) and after IVM (Post-IVM), COCs mRNA expression, and oocyte meiotic competence were analysed. Results IVM leads to lactic acid production and an acetic acid consumption in COCs obtained from OPU and SLA. However, glucose consumption after IVM was higher in COCs from OPU when S40 was added (Control Pre-IVM vs. S40 Post-IVM: 117.24 ± 7.72 vs. 82.69 ± 4.24; Mean µM ± SEM; p < 0.05), while this was not observed in COCs from SLA. Likewise, secretome enhanced uptake of threonine (Control Pre-IVM vs. S20 Post-IVM vs. S40 Post-IVM: 4.93 ± 0.33 vs. 3.04 ± 0.25 vs. 2.84 ± 0.27; Mean µM ± SEM; p < 0.05) in COCs recovered by OPU. Regarding the relative mRNA expression of candidate genes related to metabolism, Lactate dehydrogenase A (LDHA) expression was significantly downregulated when secretome was added during IVM at 20–40 µg/ml in OPU-derived COCs (Control vs. S20 vs. S40: 1.77 ± 0.14 vs. 1 ± 0.25 vs. 1.23 ± 0.14; fold change ± SEM; p < 0.05), but not in SLA COCs. Conclusions The addition of secretome during in vitro maturation (IVM) affects the gene expression of LDHA, glucose metabolism, and amino acid turnover in equine cumulus-oocyte complexes (COCs), with diverging outcomes observed between COCs retrieved using ovum pick up (OPU) and slaughterhouse-derived COCs (SLA).

Abstract Extremophile organisms have adapted to extreme physicochemical conditions. Halophilic organisms, in particular, survive at very high salt concentrations. To achieve this, they have engineered the surface of their proteins to increase the number of short, polar and acidic amino acids, while decreasing large, hydrophobic and basic residues. While these adaptations initially decrease the thermodynamic stability in the absence of salt, they grant halophilic proteins remarkable stability in environments with extremely high salt concentrations, where non-adapted proteins unfold and aggregate. The molecular mechanisms by which halophilic proteins achieve this, however, are not yet clear. Here, we test the hypothesis that the halophilic amino acid composition destabilizes the surface of the protein, but in exchange improves the stability in the presence of salts. To do that, we have measured the folding thermodynamics of various protein variants with different degrees of halophilicity in the absence and presence of different salts, and at different pH values to tune the ionization state of the acidic amino acids. Our results show that, although electrostatic interactions decrease the stability of halophilic proteins, in exchange they induce a significant salt-induced stabilization and improve solubility. Besides electrostatic interactions, we also show that other general contributions, such as hydrophobic effect and preferential exclusion, are important. Overall, our findings suggest a trade-off between folding thermodynamics and halophilic adaptation to optimize the stability of halophilic proteins in hypersaline environments. Significance statement This work explores how extreme halophiles adapt their proteins for survival in hypersaline environments. By engineering the protein surface, evolution has selected proteins adapted to high salt concentrations. Our findings suggest a delicate balance between protein stability and haloadaptation modulated in part by electrostatic interactions, furthering our understanding of life adaptation to extreme environments.

Understanding the distribution and variation in inflammatory markers is crucial for advancing our knowledge of inflammatory processes and evaluating their clinical utility in diagnosing and monitoring acute and chronic disease. 1 H NMR spectroscopy of blood plasma and serum was applied to measure a composite panel of inflammatory markers based on acute phase glycoprotein signals (GlycA and GlycB) and sub-regions of the lipoprotein derived Supramolecular Phospholipid Composite signals (SPC 1 , SPC 2 and SPC 3 ) to establish normal ranges in two healthy, predominantly white cohorts from Australia (n = 398) and Spain (n = 80; ages 20–70 years). GlycA, GlycB, SPC 1 and SPC 3 were not significantly impacted by age or sex, but SPC 2 (an HDL-related biomarker) was significantly higher in women across all age ranges by an average of 33.7%. A free-living Australian population cohort (n = 3945) was used to explore the relationship of BMI with the panel of inflammatory markers. The glycoprotein signals were directly associated with BMI with GlycB levels being significantly higher for women in all BMI classes. Conversely, SPC 2 was found to be inversely associated with BMI and differed significantly between the sexes at each BMI category (normal weight p = 3.46x10 -43 , overweight p = 3.33x10 -79 , obese p = 2.15x10 -64 ). SPC 1 and SPC 3 were markedly less affected by BMI changes. Given the significant association between SPC 2 and sex, these data suggest that men and women should be modelled independently for NMR-determined inflammatory biomarkers, or that data should be corrected for sex.