Heart failure is a leading cause of morbidity and mortality in industrialized countries. Although infection with microorganisms is not involved in the development of heart failure in most cases, inflammation has been implicated in the pathogenesis of heart failure. However, the mechanisms responsible for initiating and integrating inflammatory responses within the heart remain poorly defined. Mitochondria are evolutionary endosymbionts derived from bacteria and contain DNA similar to bacterial DNA. Mitochondria damaged by external haemodynamic stress are degraded by the autophagy/lysosome system in cardiomyocytes. Here we show that mitochondrial DNA that escapes from autophagy cell-autonomously leads to Toll-like receptor (TLR) 9-mediated inflammatory responses in cardiomyocytes and is capable of inducing myocarditis and dilated cardiomyopathy. Cardiac-specific deletion of lysosomal deoxyribonuclease (DNase) II showed no cardiac phenotypes under baseline conditions, but increased mortality and caused severe myocarditis and dilated cardiomyopathy 10 days after treatment with pressure overload. Early in the pathogenesis, DNase II-deficient hearts showed infiltration of inflammatory cells and increased messenger RNA expression of inflammatory cytokines, with accumulation of mitochondrial DNA deposits in autolysosomes in the myocardium. Administration of inhibitory oligodeoxynucleotides against TLR9, which is known to be activated by bacterial DNA, or ablation of Tlr9 attenuated the development of cardiomyopathy in DNase II-deficient mice. Furthermore, Tlr9 ablation improved pressure overload-induced cardiac dysfunction and inflammation even in mice with wild-type Dnase2a alleles. These data provide new perspectives on the mechanism of genesis of chronic inflammation in failing hearts.

AbstractConstitutive autophagy is important for control of the quality of proteins and organelles to maintain cell function. Damaged proteins and organelles accumulate in aged organs. We have previously reported that cardiac-specific Atg5 (autophagy-related gene 5)-deficient mice, in which the gene was floxed out early in embryogenesis, were born normally, and showed normal cardiac function and structure up to 10 weeks old. In the present study, to determine the longer-term consequences of Atg5-deficiency in the heart, we monitored cardiac-specific Atg5-deficient mice for further 12 months. First, we examined the age-associated changes of autophagy in the wild-type mouse heart. The level of autophagy, as indicated by decreased LC3-II (microtubule-associated protein 1 light chain 3-II) levels, in the hearts of 6-, 14- or 26-month-old mice was lower than that of 10-week-old mice. Next, we investigated the cardiac function and life-span in cardiac-specific Atg5-deficient mice. The Atg5-deficient mice began to die after the age of 6 months. Atg5-deficient mice exhibited a significant increase in left ventricular dimension and decrease in fractional shortening of the left ventricle at the age of 10 months, compared to control mice, while they showed similar chamber size and contractile function at the age of 3 months. Ultrastructural analysis revealed a disorganized sarcomere structure and collapsed mitochondria in 3- and 10-month-old Atg5-deficient mice, with decreased mitochondrial respiratory functions. These results suggest that continuous constitutive autophagy has a crucial role in maintaining cardiac structure and function.

ABSTRACT Norovirus (NV) (formerly called Norwalk-like virus) is the most common cause of acute nonbacterial gastroenteritis in humans. Recently, we reported an NV genotyping scheme based on variability in the capsid N-terminal/shell (N/S) domain gene (Katayama et al., Virology 299: 225-239, 2002). We found 19 genotypes, including nine of genogroup I and 10 of genogroup II. In the present study, we investigated the molecular epidemiology of NV from 66 outbreaks that occurred in Saitama Prefecture, Japan, from 1997 to 2002. We screened 416 stool specimens by a real-time reverse transcription (RT)-PCR method (Kageyama et al., J. Clin. Microbiol. 41: 1548-1557, 2003) and detected 156 NV-positive specimens, from which we amplified the capsid N/S domain gene by RT-PCR and then cloned the PCR products. After sequencing these clones, we obtained 368 sequence variants (strains). By applying our classification scheme to the strains from Saitama and other published strains, we identified a total of 31 genotypes, including an additional five genotypes for genogroup I and seven for genogroup II. Of the 31 genotypes, 26 were present in the Saitama area during that time period. These results provide additional evidence for the great diversity of human NV genotypes. Specimens from all shellfish-related infections contained multiple genotypes, including several new genotypes. On the other hand, single genotypes were observed mostly in outbreaks that originated in semiclosed communities. Thus, the number of NV genotypes in each outbreak depended on the route of transmission.

ABSTRACT Lipidomics and metabolomics communities comprise various informatics tools; however, software programs that can handle multimodal mass spectrometry (MS) data with structural annotations guided by the Lipidomics Standards Initiative are limited. Here, we provide MS-DIAL 5 to facilitate the in-depth structural elucidation of lipids through electron-activated dissociation (EAD)-based tandem MS, as well as determine their molecular localization through MS imaging (MSI) data using a species/tissue-specific lipidome database containing the predicted collision-cross section (CCS) values. With the optimized EAD settings using 14 eV kinetic energy conditions, the program correctly delineated the lipid structures based on EAD-MS/MS data from 96.4% of authentic standards. Our workflow was showcased by annotating the sn - and double-bond positions of eye-specific phosphatidylcholine molecules containing very-long-chain polyunsaturated fatty acids (VLC-PUFAs), characterized as PC n-3-VLC-PUFA/FA. Using MSI data from the eye and HeLa cells supplemented with n-3-VLC-PUFA, we identified glycerol 3-phosphate (G3P) acyltransferase (GPAT) as an enzyme candidate responsible for incorporating n-3 VLC-PUFAs into the sn -1 position of phospholipids in mammalian cells, which was confirmed using recombinant proteins in a cell-free system. Therefore, the MS-DIAL 5 environment, combined with optimized MS data acquisition methods, facilitates a better understanding of lipid structures and their localization, offering novel insights into lipid biology.

It has not been fully elucidated which patients with persistent atrial fibrillation (PerAF) should undergo substrate ablation plus pulmonary vein isolation (PVI). This study aimed to identify PerAF patients who required substrate ablation using intraprocedural assessment of the baseline rhythm and the origin of atrial fibrillation (AF) triggers.

Summary Sapovirus is a cause of acute gastroenteritis in humans and animals. Infants and younger children have the greatest disease burden. Although it shares many similarities with norovirus, the lack of detailed structural information has hampered the development of vaccines and therapeutics. Here, we investigated the human sapovirus VLP by single particle cryo-electron microscopy and are the first to report the atomic structure of the capsid at 2.9 Å resolution. The atomic model revealed the domain interactions of the capsid protein and functionally important amino acid residues. The extended loop from the P1 subdomain was involved in interactions in the P2 domain, forming unique arch-like dimeric protrusions of capsid proteins. All hypervariable regions that are important candidates for immune response or receptor binding, formed a large cluster at the top of the P domain. These results pave the way for developing vaccines, antiviral drugs, and diagnostic systems for this infectious disease.

Extensive ablation in addition to pulmonary vein isolation (PVI) in patients with persistent atrial fibrillation (AF) has not yielded consistent results, indicating diversity in their efficacy. Mitral regurgitation (MR) associated with AF may indicate a higher prevalence of arrhythmogenic substrate, suggesting potential benefits of extensive ablation for these patients.

Abstract Untargeted lipidomics using collision-induced dissociation-based tandem mass spectrometry (CID-MS/MS) is essential for biological and clinical applications. However, annotation confidence is still guaranteed by manual curation by analytical chemists, although various software tools have been developed for automatic spectral processing based on rule-based fragment annotations. In this study, we provide a novel machine learning model, MS2Lipid, for the prediction of lipid subclasses from MS/MS queries to provide an orthogonal decision of lipidomics software programs to determine the lipid subclass of ion features, in which a new descriptor, MCH (mode of carbon and hydrogen), was designed to increase the specificity of lipid subclasses in nominal mass resolution MS data. The model trained with 5,224 and 5,408 manually curated MS/MS spectra for the positive- and negative-ion modes mapped the query into one or several categories of 97 lipid subclasses, with an accuracy of 95.5% queries in the test set. Our program outperformed the CANOPUS ontology prediction program, providing correct annotations for 38.7% of the same test set. The program was further validated using various datasets from different machines and curators, and the average accuracy exceeded 87.4 %. Furthermore, the function of MS2Lipid was showcased by the annotation of novel esterified bile acids, whose abundance was significantly increased in obese patients in a human cohort study, suggesting that the machine learning model provides an independent criterion for lipid subclass classification, in addition to an environment for annotating lipid metabolites that have been previously unknown.

Abstract Norovirus genome is a single-stranded positive-strand RNA. To reveal the mechanism underlying the initiation of the norovirus genomic RNA synthesis by its RNA-dependent RNA polymerase (RdRp), we used an in vitro assay to detect the complementary RNA synthesis activity. Results showed that the purified recombinant RdRp synthesized the complementary positive-sense RNA from the 100 nt template corresponding to the 3′ end region of the viral antisense genome sequence, but that RdRp did not synthesize the antisense genomic RNA from the 100 nt template, corresponding to the 5′ end region of the positive-sense genome sequence. The 31 nt region at the 3′ end of the RNA antisense template was then predicted to form the stem-loop structure. Its deletion resulted in the loss of complementary RNA synthesis by RdRp. The connection of the 31 nt to the 3′ end of the positive-sense RNA template allowed to be recognized by the RdRp. Similarly, an electrophoretic mobility shift assay further revealed that RdRp bound to the antisense RNA specifically, but the 31 nt deletion at the 3′ end lost the binding to RdRp. Therefore, combining this observation with further deletion and mutation analysis, we concluded that the predicted stem-loop structure in the 31 nt and region close to the antisense viral genomic stem sequences are important for initiating the positive-sense human norovirus genomic RNA synthesis by its RdRp.