Abstract There is increasing evidence that mobile genetic elements can drive the emergence of pathogenic fungal species by moving virulence genes horizontally. The 14 kbp ToxhAT transposon has been shown to be moving the necrotrophic effector, ToxA, horizontally between fungal species that infect Triticum aestivum (wheat), namely Parastagonospora nodorum , Pyrenophora tritici-repentis , and Bipolaris sorokiniana . All three species utilise the ToxA protein to infect wheat. Previous genomic evidence found ToxhAT in distinct chromosomal positions in two isolates of B. sorokiniana , indicating that the transposon is still active in this species. Here we confirm the movement of ToxhAT using long-read Nanopore MinION sequencing of eight novel and one previously published B. sorokiniana isolates. One event of independent transposition of ToxhAT was observed, and target site duplications of “TA” were identified, confirming this was an autonomous movement facilitated by a yet unidentified transposase. Whole genome analysis revealed that ToxhAT is a passenger embedded in a much larger, conserved 170–196 kbp mobile genetic element. This element, termed Sanctuary , belongs to the newly described Starship transposon superfamily. This classification is based on the presence of short direct repeats, empty insertion sites, a putative tyrosine recombinase gene and other features of Starship transposons. We also show that ToxhAT has been independently captured by two different Starships , Sanctuary and Horizon which share little to no sequenced identity, outside of ToxhAT. This classification makes Horizon and Sanctuary part of a growing number of Starships involved in the horizontal gene transfer of adaptive genetic material between fungal species. Importance The work presented here expands our understanding of a novel group of mobile genetic elements called Starships that facilitate the horizontal exchange of virulence genes in fungal pathogens. Our analysis shows that Sanctuary and ToxhAT are likely active and autonomous transposons in the B. sorokiniana genome. We also show that the smaller ToxhAT transposon has been independently captured by two different Starships , viz. Sanctuary in B. sorokiniana and Horizon in P. tritici-repentis and P. nodorum. Outside of ToxhAT these two Starships share no sequence identity. The capture of ToxhAT by two different mobile elements in three different fungal wheat pathogens demonstrates how horizontal transposon transfer is driving the evolution of virulence in these important wheat pathogens.

Dietary fiber is important for a healthy diet, but intake is low in CKD patients and the impact this has on the manifestations of CKD-Mineral Bone Disorder (MBD) is unknown.The Cy/+ rat with progressive CKD was fed a casein-based diet of 0.7% phosphate with 10% inulin (fermentable fiber) or cellulose (non-fermentable fiber) from 22 weeks to either 30 or 32 weeks of age (~30 and ~15 % of normal kidney function). We assessed CKD-MBD, cecal microbiota, and serum gut-derived uremic toxins. Two-way ANOVA was used to evaluate the effect of age and inulin diet, and their interaction.In CKD animals, dietary inulin led to changes in microbiota alpha and beta diversity at 30 and 32 weeks, with higher relative abundance of several taxa, including Bifidobacterium and Bacteroides , and lower Lactobacillus . Inulin reduced serum levels of gut-derived uremic toxins, phosphate, and parathyroid hormone, but not fibroblast growth factor-23. Dietary inulin decreased aorta and cardiac calcification and reduced left ventricular mass index and cardiac fibrosis. Bone turnover and cortical bone parameters were improved with inulin; however, bone mechanical properties were not altered.The addition of the fermentable fiber inulin to the diet of CKD rats led to changes in the gut microbiota composition, lowered gut-derived uremic toxins, and improved most parameters of CKD-MBD. Future studies should assess this fiber as an additive therapy to other pharmacologic and diet interventions in CKD.Dietary fiber has well established beneficial health effects. However, the impact of fermentable dietary fiber on the intestinal microbiome and CKD-MBD is poorly understood. We used an animal model of progressive CKD and demonstrated that the addition of 10% of the fermentable fiber inulin to the diet altered the intestinal microbiota and lowered circulating gut-derived uremic toxins, phosphorus, and parathyroid hormone. These changes were associated with improved cortical bone parameters, lower vascular calcification, and reduced cardiac hypertrophy, fibrosis and calcification. Taken together, dietary fermentable fiber may be a novel additive intervention to traditional therapies of CKD-MBD.

Increased susceptibility to fatigue is a negative predictor of survival commonly experienced by women with breast cancer. Here, we sought to identify molecular changes induced in human skeletal muscle by BC regardless of treatment history or tumor molecular subtype using RNA-sequencing and proteomic analyses. Mitochondrial dysfunction was apparent across all molecular subtypes, with the greatest degree of transcriptomic changes occurring in women with HER2/neu-overexpressing tumors, though muscle from patients of all subtypes exhibited similar pathway-level dysregulation. Interestingly, we found no relationship between anti-cancer treatments and muscle gene expression, suggesting that fatigue is a product of BC per se rather than clinical history. In vitro and in vivo experimentation confirmed the ability of BC cells to alter mitochondrial function and ATP content in muscle. These data suggest that interventions supporting muscle in the presence of BC-induced mitochondrial dysfunction may alleviate fatigue and improve the lives of women with BC.

The peroxisome-proliferator activated receptors (PPARs) have been previously implicated in the pathophysiology of skeletal muscle dysfunction in women with breast cancer (BC) and in animal models of BC. Here, we sought to describe the metabolic alterations induced in skeletal muscle by BC-derived factors in an in vitro conditioned media (CM) system and hypothesized that BC cells secrete a factor that represses PPAR-gamma (PPARG) expression and its transcriptional activity, leading to downregulation of PPARG target genes involved in mitochondrial function and other metabolic pathways. We found that BC-derived factors repress PPAR-mediated transcriptional activity without altering protein expression of PPARG. Further, we show that BC-derived factors induce significant alterations in skeletal muscle mitochondrial function and lipid metabolism, which are rescued with exogenous expression of PPARG. The PPARG agonist drug rosiglitazone was able to rescue BC-induced lipid accumulation, but did not rescue effects of BC-derived factors on PPAR-mediated transcription or mitochondrial function. These data suggest that BC-derived factors induce deficits in lipid metabolism and mitochondrial function via different mechanisms that are both related to PPARG signaling, with mitochondrial dysfunction likely being altered via repression of PPAR-mediated transcription, and lipid accumulation being altered via transcription-independent functions of PPARG.

Abstract Background Fatigue is common in patents with breast cancer (BC), and can occur in patients with early stage disease and in the absence of muscle wasting (i.e. cachexia). We have reported transcriptional and proteomic alterations in muscles from BC patients, which are associated with fatigue. Mice implanted with human BC xenografts recapitulate the muscle molecular composition changes seen in patients, coupled with a greater rate of contraction-induced fatigue. Multiple bioinformatics platforms in both human and mouse muscles have identified peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARG) as central to this phenotype, with multiple PPARG target genes downregulated in response to tumor growth. The current study tested the hypothesis that the PPARG agonist pioglitazone (pio), a commonly prescribed diabetes drug, would rescue the transcriptional alterations observed in muscles of tumor-bearing mice. Methods Sixteen female NSG mice were implanted with breast cancer patient-derived orthotopic xenografts (BC-PDOX) via transplantation of Her 2 /neu + human tumor fragments. BC-PDOX mice were randomly assigned to a treatment group that received daily oral pio at 30 mg.kg -1 (n=8), or a control group that received a similar volume of vehicle (n=8). Treatment was initiated when tumors reached a volume of 600mm 3 , and lasted for 2-weeks. Hindlimb muscles were isolated from BC-PDOX and non-tumor bearing mice for RNA-sequencing, gene expression validation, and ATP quantification. Differentially expressed genes (DEGs) in muscles from BC-PDOX mice relative to non-tumor bearing controls were identified using DESeq2, and multiple bioinformatics platforms were employed to contextualize the DEGs. Results We found that the administration of pio restored the muscle gene expression patterns of BC-PDOX mice to a profile resembling muscles of non-tumor bearing NSG control mice. Validation of skeletal muscle gene expression by qPCR confirmed pio increased the expression of PPARG target genes in skeletal muscles. Isolated mitochondria from muscles of BC-PDOX mice treated with pio contained greater levels of ATP. There were no differences in body weights, muscle weights, or tumor volumes in pio vs. vehicle treated BC-PDOX mice. Conclusions These data demonstrate that oral pio supplementation rescues the BC-associated downregulation of PPARG target genes in skeletal muscle. Additionally, muscles from BC-PDOX mice treated with pio had greater levels of ATP, which would be associated a more fatigue-resistant muscle phenotype. Therefore, we propose that the FDA-approved and generic diabetes drug, pio, be considered as a supportive therapy for the treatment of BC-associated muscle fatigue.