Increased mitochondrial reactive oxygen species (ROS) formation is important for the development of right ventricular (RV) hypertrophy (RVH) and failure (RVF) during pulmonary hypertension (PH). ROS molecules are produced in different compartments within the cell, with mitochondria known to produce the strongest ROS signal. Among ROS-forming mitochondrial proteins, outer-mitochondrial-membrane-located monoamine oxidases (MAOs, type A or B) are capable of degrading neurotransmitters, thereby producing large amounts of ROS. In mice, MAO-B is the dominant isoform, which is present in almost all cell types within the heart. We analyzed the effect of an inducible cardiomyocyte-specific knockout of MAO-B (cmMAO-B KO) for the development of RVH and RVF in mice. Right ventricular hypertrophy was induced by pulmonary artery banding (PAB). RV dimensions and function were measured through echocardiography. ROS production (dihydroethidium staining), protein kinase activity (PamStation device), and systemic hemodynamics (in vivo catheterization) were assessed. A significant decrease in ROS formation was measured in cmMAO-B KO mice during PAB compared to Cre-negative littermates, which was associated with reduced activity of protein kinases involved in hypertrophic growth. In contrast to littermates in which the RV was dilated and hypertrophied following PAB, RV dimensions were unaffected in response to PAB in cmMAO-B KO mice, and no decline in RV systolic function otherwise seen in littermates during PAB was measured in cmMAO-B KO mice. In conclusion, cmMAO-B KO mice are protected against RV dilatation, hypertrophy, and dysfunction following RV pressure overload compared to littermates. These results support the hypothesis that cmMAO-B is a key player in causing RV hypertrophy and failure during PH.

Abstract Among the 16 two-component systems (TCSs) in the opportunistic human pathogen Staphylococcus aureus , only WalKR is essential. Like orthologous systems in other Bacillota, S. aureus WalKR controls autolysins involved in peptidoglycan remodelling and is therefore intimately involved in cell division. However, despite the importance of WalKR in S. aureus , the basis for its essentiality is not understood and the regulon poorly defined. Here, we defined a consensus WalR DNA-binding motif and the direct WalKR regulon by using functional genomics, including ChIP-seq, with a panel of isogenic walKR mutants that had a spectrum of altered activities. Consistent with prior findings, the direct regulon includes multiple autolysin genes. However, this work also revealed that WalR directly regulates at least five essential genes involved in lipoteichoic acid synthesis ( ltaS ); translation (rplK ); DNA compaction ( hup ); initiation of DNA replication ( dnaA, hup ); and purine nucleotide metabolism ( prs ). Thus, WalKR in S. aureus serves as a polyfunctional regulator that contributes to fundamental control over critical cell processes by co-ordinately linking cell wall homeostasis with purine biosynthesis, protein biosynthesis, and DNA replication. Collectively, our findings address the essentiality of this locus and highlight the importance of WalKR as a bona fide target for novel anti-staphylococcal therapeutics.

Abstract Reconstructing the evolutionary origins of Mycobacterium tuberculosis , the causative agent of human tuberculosis, has helped identify bacterial factors that have led to the tubercle bacillus becoming such a formidable human pathogen. Here we report the discovery and detailed characterization of an exceedingly slow growing mycobacterium that is closely related to M. tuberculosis for which we have proposed the species name Mycobacterium spongiae sp. nov., (strain ID: FSD4b-SM). The bacterium was isolated from a marine sponge, taken from the waters of the Great Barrier Reef in Queensland, Australia. Comparative genomics revealed that, after the opportunistic human pathogen Mycobacterium decipiens , M. spongiae is the most closely related species to the M. tuberculosis complex reported to date, with 80% shared average nucleotide identity and extensive conservation of key M. tuberculosis virulence factors, including intact ESX secretion systems and associated effectors. Proteomic and lipidomic analyses showed that these conserved systems are functional in FSD4b-SM, but that it also produces cell wall lipids not previously reported in mycobacteria. We investigated the virulence potential of FSD4b-SM in mice and found that, while the bacteria persist in lungs for 56 days after intranasal infection, no overt pathology was detected. The similarities with M. tuberculosis , together with its lack of virulence, motivated us to investigate the potential of FSD4b-SM as a vaccine strain and as a genetic donor of the ESX-1 genetic locus to improve BCG immunogenicity. However, neither of these approaches resulted in superior protection against M. tuberculosis challenge compared to BCG vaccination alone. The discovery of M. spongiae adds to our understanding of the emergence of the M. tuberculosis complex and it will be another useful resource to refine our understanding of the factors that shaped the evolution and pathogenesis of M. tuberculosis .

Summary Mutations in DNA methyltransferase 3 alpha (DNMT3A) are the most frequent driver of clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), and associated with higher risk of cardiovascular disease and pro-inflammatory activation of immune cells. Here, we investigated the mechanisms underlying DNMT3A CHIP-associated inflammatory phenotypes in macrophages. We show that monocytes of DNMT3A CHIP-driver mutation carriers are associated with DNA hypomethylation of succinate dehydrogenase A (SDHA) and an altered tricarboxylic acid cycle metabolite profile. Silencing of DNMT3A in monocytes increased SDHA and elevated mitochondria complex II activity. The secreted complex II product, malate, further increased inflammatory activation in wild type monocytes to further augment inflammation in a paracrine manner. Pharmacological inhibition of SDHA (using dimethyl malonate) in mice harboring DNMT3A mutations in hematopoietic stem cells ameliorated the inflammatory response and improved cardiac function after myocardial infarction. Thus, interfering with the altered metabolic state may provide a new therapeutic option to dampen inflammatory activation in DNMT3A CHIP carrying patients.

Oxidative stress is caused by short-lived molecules and metabolic changes belong to the fastest cellular responses. Here we studied how the endothelial cell metabolome reacts to acute oxidative challenges (menadione or H2O2) to identify redox-sensitive metabolic enzymes. H2O2 selectively increased alpha-ketoglutaramate (alphaKGM), a largely uncharacterized metabolite produced by glutamine transamination and a yet unrecognized intermediate of endothelial glutamine catabolism. The enzyme nitrilase-like 2 omega-amidase (NIT2) converts alphaKGM to alpha-ketoglutarate (alphaKG). Reversible oxidation of specific cysteine in NIT2 by H2O2 inhibited its catalytic activity. Furthermore, a variant in the NIT2 gene that decreases its expression is associated with high plasma alphaKGM level in humans. Endothelial-specific knockout mice of NIT2 exhibited increased levels of alphaKGM and impaired angiogenesis. Knockout of NIT2 impaired endothelial cell proliferation and sprouting and induced senescence. In conclusion, we show that the glutamine transaminase-omega-amidase pathway is a metabolic switch in which NIT2 is the redox-sensitive enzyme. The pathway is modulated in humans and functionally important for endothelial glutamine metabolism.

Postnatal maturation of cardiomyocytes is characterized by a metabolic switch from glycolysis to fatty acid oxidation, chromatin reconfiguration and exit from the cell cycle, instating a barrier for adult heart regeneration1,2. Here, to explore whether metabolic reprogramming can overcome this barrier and enable heart regeneration, we abrogate fatty acid oxidation in cardiomyocytes by inactivation of Cpt1b. We find that disablement of fatty acid oxidation in cardiomyocytes improves resistance to hypoxia and stimulates cardiomyocyte proliferation, allowing heart regeneration after ischaemia–reperfusion injury. Metabolic studies reveal profound changes in energy metabolism and accumulation of α-ketoglutarate in Cpt1b-mutant cardiomyocytes, leading to activation of the α-ketoglutarate-dependent lysine demethylase KDM5 (ref. 3). Activated KDM5 demethylates broad H3K4me3 domains in genes that drive cardiomyocyte maturation, lowering their transcription levels and shifting cardiomyocytes into a less mature state, thereby promoting proliferation. We conclude that metabolic maturation shapes the epigenetic landscape of cardiomyocytes, creating a roadblock for further cell divisions. Reversal of this process allows repair of damaged hearts.