Background — Hypoxia-induced pulmonary hypertension is a major cause of morbidity and mortality. Hypoxia induces pulmonary vasoconstriction, in part, by decreasing endothelial nitric oxide synthase (eNOS) expression. The mechanism by which hypoxia decreases eNOS expression is not known but may involve Rho-kinase–induced actin cytoskeletal changes in vascular endothelial cells. Methods and Results — To determine whether hypoxia regulates eNOS expression through Rho-kinase, we exposed human saphenous and pulmonary artery endothelial cells to hypoxia (3% O 2 ) with and without a Rho-kinase inhibitor, hydroxyfasudil (0.1 to 100 μmol/L), for various durations (0 to 48 hours). Hypoxia increased Rho-kinase expression and activity by 50% and 74%, decreased eNOS mRNA and protein expression by 66±3% and 57±5%, and inhibited eNOS activity by 48±9%. All of these effects of hypoxia on eNOS were reversed by cotreatment with hydroxyfasudil. Furthermore, inhibition of Rho by Clostridium botulinum C3 transferase or Rho-kinase by overexpression of dominant-negative Rho-kinase reversed hypoxia-induced decrease in eNOS expression. Indeed, disruption of the actin cytoskeleton, the downstream target of Rho-kinase, by cytochalasin D also upregulated eNOS expression. Hypoxia reduced eNOS mRNA half-life from 22±2 to 13±2 hours, which was reversed by cotreatment with hydroxyfasudil. However, neither hypoxia nor hydroxyfasudil had any effects on eNOS gene transcription. Conclusions — These results indicate that hypoxia-induced decrease in eNOS expression is mediated by Rho-kinase and suggest that Rho-kinase inhibitors may have therapeutic benefits in patients with hypoxia-induced pulmonary hypertension.

Hyperlipidemia-induced endothelial cell (EC) activation is considered as an initial event responsible for monocyte recruitment in atherogenesis. However, it remains poorly defined what is the mechanism underlying hyperlipidemia-induced EC activation. Here, we tested a novel hypothesis that mitochondrial reactive oxygen species (mtROS) serve as signaling mediators for EC activation in early atherosclerosis.Metabolomics and transcriptomics analyses revealed that several lysophosphatidylcholine (LPC) species, such as 16:0, 18:0, and 18:1, and their processing enzymes, including Pla2g7 and Pla2g4c, were significantly induced in the aortas of apolipoprotein E knockout mice during early atherosclerosis. Using electron spin resonance and flow cytometry, we found that LPC 16:0, 18:0, and 18:1 induced mtROS in primary human aortic ECs, independently of the activities of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase. Mechanistically, using confocal microscopy and Seahorse XF mitochondrial analyzer, we showed that LPC induced mtROS via unique calcium entry-mediated increase of proton leak and mitochondrial O2 reduction. In addition, we found that mtROS contributed to LPC-induced EC activation by regulating nuclear binding of activator protein-1 and inducing intercellular adhesion molecule-1 gene expression in vitro. Furthermore, we showed that mtROS inhibitor MitoTEMPO suppressed EC activation and aortic monocyte recruitment in apolipoprotein E knockout mice using intravital microscopy and flow cytometry methods.ATP synthesis-uncoupled, but proton leak-coupled, mtROS increase mediates LPC-induced EC activation during early atherosclerosis. These results indicate that mitochondrial antioxidants are promising therapies for vascular inflammation and cardiovascular diseases.

Abstract Background Lung endothelium plays a pivotal role in the orchestration of inflammatory and injury responses to acute pulmonary insults. Mammalian sterile 20-like kinase 1 (Mst1), a mammalian homolog of Hippo, is a serine/threonine kinase that is ubiquitously expressed in many tissues and has been shown to play an important role in the regulation of apoptosis, inflammation, stress responses, and organ growth. While Mst1 exhibits high expression in the lung, its involvement in the endothelial response to pulmonary insults remains largely unexplored. Methods Mst1 activity was assessed in lung endothelium by western blot. Mst1 endothelial specific knockout mice and a pharmacological inhibitor were employed to assess the effects of Mst1 on homeostatic and lipopolysaccharide (LPS)-induced endothelial responses. Readouts for these studies included various assays, including NF-κB activation and levels of various inflammatory cytokines and adhesion molecules. The role of Mst1 in lung injury was evaluated in a LPS-induced murine model of acute lung injury (ALI). Results Mst1 phosphorylation was significantly increased in lung endothelial cells after exposure to tumor necrosis factor (TNF)-alpha (TNF-α) and mouse lung tissues after LPS exposure. Overexpression of full length Mst1 or its kinase domain promoted nuclear factor kappaB (NF-κB) activation through promoting JNK and p38 activation, whereas dominant negative forms of Mst1 (DN-Mst1) attenuated endothelial responses to TNF-α and interleukin-1β. Consistent with this, targeted deletion of Mst1 in lung endothelium reduced lung injury to LPS in mice. Similarly, wild-type mice were protected from LPS-induced lung injury following treatment with a pharmacological inhibitor of Mst1/2. Conclusions Our findings identified Mst1 kinase as a key regulator in the control of lung EC activation and suggest that therapeutic strategies aimed at inhibiting Mst1 activation might be effective in the prevention and treatment of lung injury to inflammatory insults.

Abstract Various posttranslational modifications (PTMs) have been implicated in endometrial stromal cell (EnSC) differentiation, but the potential role of PTM crosstalk has not been identified. Here, we report that protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) is indispensable for human endometrial decidualization, functioning as a key regulator of decidualization defect in recurrent implantation failure (RIF) patients. Uterine-selective deletion of Prmt5 led to defective embryo implantation in mice due to impaired EnSC decidualization. Mechanistically, we find that PRMT5 catalyzes symmetric dimethylation of orphan nuclear receptor Nur77 at arginine 346, which in turn promotes Nur77 nuclear localization and increases its transcriptional activity in EnSC. Moreover, we demonstrate that PRMT5-mediated Nur77 methylation antagonizes AKT-induced phosphorylation of Nur77 at serine 351 in the transition from proliferation to differentiation of EnSC and disruption of the balance between methylation and phosphorylation of Nur77 is essentially involved in the endometrium of RIF patients. Furthermore, by modulating the methylation-phosphorylation of Nur77 and its transcriptional activity, we rescued impaired decidualization in RIF, further highlighting the critical role of the PRMT5/AKT/Nur77 complex in uterine receptivity to embryo implantation.

Abstract As a repair enzyme, protein L-isoaspartyl O-methyltransferase (PIMT) methylates and converts isoaspartyl residues (isoAsp) back to conventional forms to avoid protein damage during aging and stress responses. This study aims to investigate the pathological significance of PIMT in vascular inflammation. Herein, we show that PIMT is highly expressed in lung endothelial cells (ECs), and its reduction significantly exacerbates pulmonary inflammation in a murine model of acute lung injury (ALI). Mechanistically, we identify tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 (TRAF6) as a substrate of PIMT. PIMT-mediated methylation of TRAF6 inhibits TRAF6 oligomerization, autoubiquitination, and LPS-induced NF-κB transactivation in ECs. Importantly, in addition to transcriptionally attenuating expression of adhesion molecules, PIMT post-translationally impedes site specific N-glycosylation of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), which leads to an increased protein degradation of ICAM-1 and a subsequent inhibition of EC interaction with immune cells during inflammatory process. Our results for the first time identify PIMT-mediated protein O-methylation as a key post-translational mechanism in controlling vascular inflammation, and suggest that PIMT may represent a novel therapeutic target in inflammatory vascular diseases.