Abstract Pseudogenes, traditionally considered non-functional gene copies resulting from evolutionary mutations, have garnered attention due to recent transcriptomics and proteomics revealing their unexpected expressions and consequential cellular functions. Ubiquitin, transcribed from UBA52 and RPS27A genes, fused to ribosomal proteins eL40 and eS31, and polyubiquitin precursors encoded by UBB and UBC genes, has additional pseudogenes labeled as non-functional. However, recent evidence challenges this notion, demonstrating that these pseudogenes produce ubiquitin variants with minimal differences from the canonical sequence, suggesting a new regulatory dimension in ubiquitin-mediated cellular processes. To systematically catalogue possible Ubiquitin (Ub) and Ubiquitin-like (Ubl) variants from pseudogenes, expression data was compiled, identifying potential functional variants. Among these pseudogenes, RPS27AP5 expresses both Ubiquitin variant (UbP5) and ribosomal protein variant (S27aP5), with precursor proteins maturing through cleavage and exhibiting behavior similar to their counterparts post-translation. Notably, S27aP5 integrates into translating ribosomes, increasing the 80S monosomal ribosomal fraction and indirectly influencing p16INK4A transcriptional activation. The discovery of a functional S27a pseudogene supports the concept that a subset of ribosomes may incorporate diverse subunits for specific translational functions.

Abstract During aging, changes in gene expression are associated with decline in physical and cognitive abilities. Here, we investigated the connection between changes of mRNA and protein expression in the brain by comparing the transcriptome and proteome of the mouse cortex during aging. Our transcriptomic analysis revealed that aging mainly triggers gene activation in the cortex. We showed that increase of mRNA expression correlates with protein expression, specifically in the anterior cingulate cortex where we also observed an increase of cortical thickness during aging. Genes exhibiting an aging-dependent increase of mRNA and protein levels are involved in sensory perception and immune functions. Our proteomic analysis also identified changes in protein abundance in the aging cortex and highlighted a subset of proteins that were differentially enriched but exhibited stable mRNA levels during aging, implying the contribution of aging-related post transcriptional and post-translational mechanisms. These specific genes were associated with general biological processes such as translation, ribosome assembly and protein degradation, but also important brain functions related to neuroplasticity. By decoupling mRNA and protein expression, we have thus characterized distinct subsets of genes that differentially adjust to cellular aging in the cerebral cortex.

Abstract Boosting natural mechanisms to retain cellular homeostasis and combat oxidative stress by inducing a hormetic heat shock to retinal pigment epithelium with non-damaging transpupillary laser heating, i.e., with subthreshold laser treatment (SLT), has been suggested as a promising therapeutic target for many retinal diseases, including age-related macular degeneration. However, the therapeutic temperature window for the treatments is narrow and thermal dosimetry is unavailable. Here we introduce an SLT modality where the retinal temperature is monitored with electroretinography (ERG)-based thermal dosimetry and demonstrate its feasibility with anesthetized pigs. In 60-second treatments with 810 nm laser, the ED 50 peak temperature for visible lesion generation was 48°C and the relative temperature determination error was below 10% from the temperature increase. Heat shock protein expression increased, and autophagy was activated at 44.2 °C and no signs of oxidative stress or apoptosis emerged at 44.2 °C or 46.5 °C. The demonstrated method permits a controlled activation of intracellular chaperones and waste clearance in RPE cell with a clear temperature margin for adverse events. In the clinical setting, ERG-based dosimetry would allow safe and personalized SLTs for retinal diseases currently lacking effective treatments.

Abstract Ubiquitination is a post-translational modification responsible for one of the most complex multi-layered communication and regulation system in the cell. Over the past decades, new ubiquitin variants and ubiquitin-like proteins arose to further enrich this mechanism. Among them, the recently discovered ubiquitin variant Ub KEKS can specifically target several proteins and yet, functional consequences of this new modification remain unknown. The absence of Ub KEKS induces accumulation of lamin A in the nucleoli, highlighting the need for deeper investigations about protein composition and functions regulation of this highly dynamic and membrane-less compartment. By using data independent acquisition mass spectrometry and microscopy, we show here that despite not impacting protein stability, Ub KEKS is required to maintain normal nucleolar organization. The absence of Ub KEKS increases nucleoli’s size and accentuate their circularity while disrupting dense fibrillar component and fibrillar center structures. Moreover, depletion of Ub KEKS leads to distinct changes in nucleolar composition. Notably, lack of Ub KEKS favors nucleolar sequestration of known apoptotic regulators such as IFI16 or p14ARF, resulting in an increase of apoptosis in Ub KEKS knockout cells observed by flow cytometry and real-time cellular growth monitoring. Overall, the results presented here identifies the first cellular functions of the Ub KEKS variant and lay the foundation stone to establish Ub KEKS as a new universal layer of regulation in the already complex ubiquitination system.

Abstract Background Alpha2-adrenoceptor agonists (α 2 -agonists) are widely used in animals as sedatives and for pre-anaesthetic medication. Medetomidine has often been given subcutaneously (SC) to rats, although its absorption rate is slow and the individual variation in serum drug concentrations is high via this route. In addition, α 2 -agonists have various effects on metabolic and endocrine functions such as hypoinsulinaemia, hyperglycaemia and diuresis. Vatinoxan is a peripherally acting α 2 -adrenoceptor antagonist that, as a hydrophilic molecule, does not cross the blood-brain barrier in significant quantities and thus alleviates peripheral cardiovascular effects and adverse metabolic effects of α 2 -agonists. Aim of this study was to evaluate the effects of vatinoxan on sedation, blood glucose concentration, voiding and heart and respiratory rates and arterial oxygen saturation in rats sedated with subcutaneous medetomidine, midazolam and fentanyl. Results Onset of sedation and loss of righting reflex occurred significantly faster with vatinoxan [5.35 ± 1.08 (mean ± SD) versus 12.97 ± 6.18 min and 6.53 ± 2.18 versus 14.47 ± 7.28 min, respectively]. No significant differences were detected in heart and respiratory rates and arterial oxygen saturation between treatments. Blood glucose concentration (18.3 ± 3.6 versus 11.8 ± 1.2 mmol/L) and spontaneous urinary voiding [35.9 (15.1–41.6), range (median) versus 0.9 (0–8.0) mL /kg/min] were significantly higher without vatinoxan. Conclusions Acceleration of induction of sedation, alleviation of hyperglycaemia and prevention of profuse diuresis by vatinoxan may be beneficial when sedating rats for clinical and experimental purposes with subcutaneous medetomidine, midazolam and fentanyl.