Abstract Chromosome loss that results in monosomy is detrimental to viability, yet, it is frequently observed in cancers. How cancers survive with monosomy is unknown. Using p53 deficient monosomic cell lines, we found that chromosome loss impairs proliferation and genomic stability. Transcriptome and proteome analysis revealed a partial compensation of the gene dosage changes that mitigates the effects of chromosome loss. Monosomy triggers global gene expression changes that differ from the effects of trisomy. We show that ribosome biogenesis and translation were commonly downregulated in monosomic cells, likely due to haploinsufficiency of ribosomal genes. The ensuing ribosome biogenesis stress triggers the p53 pathway and G1 arrest when TP53 is reintroduced into monosomic cells. Accordingly, impaired ribosome biogenesis and p53 inactivation are associated with monosomy in cancer. Our first systematic study of monosomy in human cells explains why monosomy is so detrimental and how loss of p53 enables its incidence in cancer.

Abstract Numerous mutations in the spike protein of SARS-CoV-2 B.1.1.529 Omicron variant pose a crisis for antibody-based immunotherapies. The efficacy of emergency use authorized (EUA) antibodies that developed in early SARS-CoV-2 pandemic seems to be in flounder. We tested the Omicron neutralization efficacy of an early B cell antibody repertoire as well as several EUA antibodies in pseudovirus and authentic virus systems. More than half of the antibodies in the repertoire that showed good activity against WA1/2020 previously had completely lost neutralizing activity against Omicron, while antibody 8G3 displayed non-regressive activity. EUA antibodies Etesevimab, Casirivimab, Imdevimab and Bamlanivimab were entirely desensitized by Omicron. Only Sotrovimab targeting the non-ACE2 overlap epitope showed a dramatic decrease activity. Antibody 8G3 efficiently neutralized Omicron in pseudovirus and authentic virus systems. The in vivo results showed that Omicron virus was less virulent than the WA1/2020 strain, but still caused deterioration of health and even death in mice. Treatment with 8G3 quickly cleared virus load of mice. Antibody 8G3 also showed excellent activity against other variants of concern (VOCs), especially more efficient against authentic Delta plus virus. Collectively, our results suggest that neutralizing antibodies with breadth remains broad neutralizing activity in tackling SARS-CoV-2 infection despite the universal evasion from EUA antibodies by Omicron variant.

Hypertension is the most common chronic disease. A large amount of evidence showed that traditional Chinese medicine (TCM) method of tonifying kidney (TK) combined with routine treatment is more effective and safer in the treatment of hypertension. This study integrated meta-analysis, data mining, and network pharmacology to explore the efficacy and potential mechanisms of TK in the treatment of hypertension. Meta-analysis was performed to explore the efficacy and safety of TK combined with routine treatment in the treatment of hypertension. Data mining was used to screen the core herbs of the TK. Network pharmacology was used to predict the antihypertensive mechanism of TK core herbs. A total of 18 studies with 2,024 patients were included in this study. Meta-analysis showed that TK combined with routine treatment was superior to routine treatment alone in lowering blood pressure (systolic and diastolic blood pressures), lowering blood lipids (total cholesterol, triglyceride, low-density lipoprotein cholesterol), improving vascular endothelial functions (nitric oxide, endothelin) and TCM symptoms (headache dizziness, soreness, and weakness of waist and knees). In addition, TK was safe and has no obvious adverse reactions. Data mining showed that the core herbs of TK were Eucommia ulmoides Oliv. (Duzhong), Vitex negundo L. (Huangjing), Taxillus chinensis (DC.) Danser (Sangjisheng), Ligustrum lucidum W.T.Aiton (Nuzhenzi), Astragalus mongholicus Bunge (Huangqi), Rehmannia glutinosa (Gaertn.) DC. (Shudihuang). Network pharmacology predicted that core herbs antihypertensive components were oleanolic acid, ursolic acid, and civetone, and the antihypertensive targets were NOS3, NOS2, MMP9, TNF, PTGS2, HMOX1. In addition, the antihypertensive targets were enriched in cGMP-PKG signaling pathway, calcium signaling pathway, aldosterone-regulated sodium reabsorption, HIF-1 signaling pathway. In conclusion, TK combined with routine treatment for hypertension is effective and safe. The mechanism of TK may be related to GMP-PKG signaling pathway, calcium signaling pathway, aldosterone-regulated sodium reabsorption. On the premise of syndrome differentiation and treatment, it is promising to treat hypertension with TK.[https://www.crd.york.ac.uk/prospero/], identifier [CRD42022358276].

Abstract The nucleotide-binding domain (NBD) and leucine-rich repeat (LRR)-containing receptors (NLRs) mediate innate immunity by forming inflammasomes. Activation of the NLR protein NLRP1 requires auto-cleavage within its FIIND domain 1–7 . In resting cells, the dipeptidyl peptidase DPP9 interacts with NLRP1-FIIND and together with a related enzyme DPP8, suppresses spontaneous NLRP1 activation 8,9 . The mechanisms of DPP8/9-mediated NLRP1 inhibition, however, remain elusive. Here we provide structural and biochemical evidence demonstrating that rat NLRP1 (rNLRP1) interacts with rDPP9 in a stepwise manner to form a 2:1 complex. An auto-inhibited rNLRP1 molecule first interacts with rDPP9 via its ZU5 domain. This 1:1 rNLRP1-rDPP9 complex then captures the UPA domain of a second rNLRP1 molecule via a UPA-interacting site on DPP9 and dimeric UPA-UPA interactions with the first rNLRP1. The 2:1 rNLRP1-rDPP9 complex prevents NLRP1 UPA-mediated higher order oligomerization and maintains NLRP1 in the auto-inhibited state. Structure-guided biochemical and functional assays show that both NLRP1-binding and its enzymatic activity are required for DPP9 to suppress NLRP1, supporting guard-type activation of the NLR. Together, our data reveal the mechanism of DPP9-mediated inhibition of NLRP1 and shed light on activation of the NLRP1 inflammasome.

Abstract Oxidative phosphorylation (OXPHOS) is a vital pathway provides ATP for intracellular activities. Here, we found that Hantaan virus (HTNV) exploited mitochondria OXPHOS to assist its replication in host cells and Protein Kinase B/AKT played a major function in this process. Inhibiting AKT activation by BEZ treatment can inhibit HTNV replication and prevent the increase of OXPHOS level caused by HTNV infection. We also found that HTNV infection can promote AKT translocation to mitochondria, where AKT phosphorylates Polynucleotide phosphorylase (PNPT). Taken together, our research demonstrates that HTNV replication exploits OXPHOS in host cells and it increases OXPHOS function by AKT-PNPT interaction in mitochondria. IMPORTANCE Virus depends on metabolic pathways in host cells to favor its replication. This is a vital process which needs complicated host-virus interaction and targeting this process is a new strategy for antiviral drug development. Hantaan virus (HTNV) is the major pathogen which causes Hemorrhagic Fever with Renal Syndrome (HFRS) in China. However, there are neither effective therapeutic drugs nor FDA-licensed vaccine against HFRS, a deeper understanding of HTNV infection characteristics is of great significance for global public health and safety. This research means to elucidate the major metabolic pathway exploited by HTNV during its replication in host cells and its underlying molecular mechanism, which can enrich our understanding about HTNV biological characteristics and pathogenesis, also provide a new view on anti-HTNV drug development.

Abstract Emerging SARS-CoV-2 variants are threatening the efficacy of antibody therapies. Combination treatments including ACE2-Fc have been developed to overcome the evasion of neutralizing antibodies (NAbs) in individual cases. Here we conducted a comprehensive evaluation of this strategy by combining ACE2-Fc with NAbs of diverse epitopes on the RBD. NAb+ACE2-Fc combinations efficiently neutralized HIV-based pseudovirus carrying the spike protein of the Delta or Omicron variants, achieving a balance between efficacy and breadth. In an antibody escape assay using replication-competent VSV-SARS-CoV-2-S, all the combinations had no escape after fifteen passages. By comparison, all the NAbs without combo with ACE2-Fc had escaped within six passages. Further, the VSV-S variants escaped from NAbs were neutralized by ACE2-Fc, revealing the mechanism of NAb+ACE2-Fc combinations survived after fifteen passages. We finally examined ACE2-Fc neutralization against pseudovirus variants that were resistant to the therapeutic antibodies currently in clinic. Our results suggest ACE2-Fc is a universal combination partner to combat SARS-CoV-2 variants including Delta and Omicron.

Abstract Blood pH is tightly regulated between 7.35-7.45, with values below 7.3 during sepsis being associated with lactic acidosis, low serum zinc, and release of proinflammatory HMGB1 from activated and/or necrotic cells. Using an ex vivo whole blood system to model lactic acidosis, we show that while HMGB1 does not engage leukocyte receptors at physiological pH, lowering pH with lactic acid facilitates binding. At normal pH, micromolar zinc supports plasma sialoglycoprotein binding by HMGB1, which is markedly reduced when pH is adjusted with lactic acid to sepsis levels. Glycan array studies confirmed zinc and pH-dependent HMGB1 binding to sialoglycans typical of plasma glycoproteins. Thus, proinflammatory effects of HMGB1 are suppressed via plasma sialoglycoproteins until drops in pH and zinc release HMGB1 to trigger downstream immune activation. Significance Statement HMGB1 sequestered by plasma sialoglycoproteins at physiological pH is released when pH and zinc concentrations fall in sepsis.

Global warming is escalating with increased temperatures reported worldwide. Given the enormous land mass on the planet, biological capture of CO2 remains a viable approach to mitigate the crisis as it is economical and easy to implement. In this study, a gene capable of CO2 capture was identified via selection in minimal media. This mitochondrial gene named as OG1 encodes the OK/SW-CL.16 protein and shares homology with cytochrome oxidase subunit III of various species and PII uridylyl-transferase from Loktanella vestfoldensis SKA53. CO2 capture experiments indicate that ζ13C was substantially higher in the cells harboring the gene OG1 than the control in the nutrition-poor media. This study suggests that CO2 capture using engineered microorganisms in barren land can be exploited to address the soaring CO2 level in the atmosphere, opening up vast land resources to cope with global warming.

ABSTRACT Background Klebsiella pneumoniae is an important opportunistic pathogen and zoonotic pathogen. The widespread use of antibiotics has led to the emergence of a large number of multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae in clinical animal husbandry, posing a serious threat to global health security. Protocatechuic acid (PCA) is a phenolic acid substance naturally present in many vegetables and fruits. It is a safe and highly developed new type of antibacterial synergist. Purpose This study explored the antibacterial and synergistic mechanisms of PCA against Carbapenem-resistant hypervirulent Klebsiella pneumoniae. Study design Metabolomic analysis using PCA to investigate the metabolic effects of CR-hvKP and further explore the antibacterial mechanisms resulting from this metabolic regulation. Methods The MIC of PCA was measured by microdilution, and its bactericidal effect was observed by DAPI staining. Resistance and hemolysis tests were performed to ensure safety. The synergy of PCA and meropenem was tested by checkerboard assay. The biofilm inhibition was assessed by crystal violet and EPS assays. The membrane morphology, permeability, and potential were examined by SEM, PI, NPN, and DiSC3(5). The metabolic changes were evaluated by AlamarBlue, metabolomics, enzyme activity, ELISA, molecular docking, and qRT-PCR. The oxidative stress and metabolic disorders were verified by NADP(H), ROS, MDA, and ATP assays. Results The results showed that PCA can synergize with antibiotics and inhibit the biofilm and membrane functions of CR-hvKP at low concentrations. Metabolomics revealed that PCA affects the EMP and PPP pathways of CR-hvKP, causing oxidative stress. This involves the binding of PGAM and the downregulation of BPGM, leading to the accumulation of glycerate-3P. This results in the inhibition of G6PDH and the imbalance of NADPH/NADP+, disrupting the energy metabolism and increasing the oxidative stress, which impair the biofilm and membrane functions and enhance the antibiotic efficacy. Conclusion The results demonstrate that PCA regulates the EMP-linked PPP pathway of CR-hvKP, inhibits biofilm and membrane functions, and synergizes with antibiotics to kill bacteria, providing new insights and candidates for natural antibacterial enhancers. Author Summary Klebsiella pneumoniae is a common pathogenic bacterium that can infect both humans and animals, causing serious diseases such as pneumonia, meningitis, and sepsis. Due to the overuse of antibiotics, this bacterium has developed resistance to many drugs, posing a significant threat to global health security. Through our research, we have discovered a natural substance called protocatechuic acid (PCA) that can enhance the effectiveness of antibiotics against this bacterium. PCA is found in many vegetables and fruits and is a safe and non-toxic antibacterial adjuvant. Our analysis of the metabolomics of PCA on Klebsiella pneumoniae has revealed its antibacterial and synergistic mechanisms. The study found that PCA can affect the bacterium’s sugar metabolism pathway, leading to the generation of endogenous oxidative stress. This disrupts their energy metabolism, damages their cell membranes and biofilms, making them more susceptible to being killed by antibiotics. Through this mechanism, PCA can synergize with common antibiotics such as meropenem, enhancing their bactericidal ability. Our research has demonstrated that PCA is an effective antibacterial adjuvant, providing new candidates and insights for the development of natural antibacterial agents. Graphical abstract

Mixed lineage kinase domain-like (MLKL) protein mediates necroptotic cell death in vertebrates. We report here the discovery of a conserved protein family across seed plants that is structurally homologous to vertebrate MLKL. The Arabidopsis thaliana genome encodes three MLKLs with overlapping functions in limiting growth of obligate biotrophic fungal and oomycete pathogens. Although displaying a cell death activity mediated by N-terminal helical bundles, termed HeLo domain, At MLKL-dependent immunity can be separated from host cell death. Cryo-electron microscopy structures of At MLKLs reveal a tetrameric configuration, in which the pseudokinase domain and brace region bury the HeLo-domains, indicative of an auto-repressed complex. We also show the association of two At MLKLs with microtubules. These findings, coupled with resistance-enhancing activity and altered microtubule association of a phosphomimetic mutation in the pseudokinase domain of At MLKL1, point to a cell death-independent immunity mechanism.One Sentence Summary Plants have a protein family that is structurally homologous to vertebrate mixed lineage kinase domain-like protein, which induces necroptotic cell death, but these plant proteins can confer immunity without host cell death.