Mitochondria are highly dynamic and undergo constant fusion and fission that are essential for maintaining physiological functions of cells. Although dysfunction of mitochondria has been implicated in tumorigenesis, little is known about the roles of mitochondrial dynamics in metastasis, the major cause of cancer death. In the present study, we found a marked upregulation of mitochondrial fission protein dynamin-related protein 1 (Drp1) expression in human invasive breast carcinoma and metastases to lymph nodes. Compared with non-metastatic breast cancer cells, mitochondria also were more fragmented in metastatic breast cancer cells that express higher levels of total and active Drp1 and less mitochondrial fusion protein 1 (Mfn1). Silencing Drp1 or overexpression of Mfn1 resulted in mitochondria elongation or clusters, respectively, and significantly suppressed metastatic abilities of breast cancer cells. In contrast, silencing Mfn proteins led to mitochondrial fragmentation and enhanced metastatic abilities of breast cancer cells. Interestingly, these manipulations of mitochondrial dynamics altered the subcellular distribution of mitochondria in breast cancer cells. For example, silencing Drp1 or overexpression of Mfn1 inhibited lamellipodia formation, a key step for cancer metastasis, and suppressed chemoattractant-induced recruitment of mitochondria to lamellipodial regions. Conversely, silencing Mfn proteins resulted in more cell spreading and lamellipodia formation, causing accumulation of more mitochondria in lamellipodia regions. More importantly, treatment with a mitochondrial uncoupling agent or adenosine triphosphate synthesis inhibitor reduced lamellipodia formation and decreased breast cancer cell migration and invasion, suggesting a functional importance of mitochondria in breast cancer metastasis. Together, our findings show a new role and mechanism for regulation of cancer cell migration and invasion by mitochondrial dynamics. Thus targeting dysregulated Drp1-dependent mitochondrial fission may provide a novel strategy for suppressing breast cancer metastasis.

Hepatitis C virus (HCV) infection is causally associated with insulin resistance and diabetes mellitus. This population-based cohort study aimed to investigate whether antiviral therapy for HCV infection was associated with improved clinical outcomes related to diabetes. From the Taiwan National Health Insurance Research Database, 2,267,270 Taiwanese residents diagnosed with diabetes mellitus were screened for eligibility. HCV infection was defined by a specific diagnosis code and measurement of serum antibody. After excluding patients with serious comorbidity, we enrolled a total of 1,411 eligible patients who received pegylated interferon plus ribavirin (treated cohort), and matched them 1:1 with 1,411 untreated controls by propensity scores (untreated cohort). We also matched the treated cohort 1:4 with 5,644 diabetic patients without HCV infection (uninfected cohort). Participants were followed up for the occurrence of endstage renal disease (ESRD), ischemic stroke, and acute coronary syndrome (ACS) after receiving antiviral treatment or the corresponding calendar date. From 2003 to 2011, the 8-year cumulative incidences of ESRD in the treated, untreated, and uninfected cohorts were 1.1% (95% confidence interval [CI], 0.3-2.0%), 9.3% (95% CI, 5.9-12.7%), and 3.3% (95% CI, 2.3-4.3%), respectively (P < 0.001); those of stroke were 3.1% (95% CI, 1.1-5.0%), 5.3% (95% CI, 3.0-7.5%), and 6.1% (95% CI, 4.8-7.4%), respectively (P = 0.01); and those for ACS were 4.1% (95% CI, 2.1-6.1%), 6.6% (95% CI, 3.7-9.5%), and 7.4% (95% CI, 5.9-9.0%), respectively (P = 0.05). As compared with the untreated cohort, antiviral treatment was associated with multivariate-adjusted hazard ratios of 0.16 (95% CI, 0.07-0.33%) for ESRD, 0.53 (95% CI, 0.30-0.93) for ischemic stroke, and 0.64 (95% CI, 0.39-1.06) for ACS. Antiviral treatment for HCV infection is associated with improved renal and cardiovascular outcomes in diabetic patients.

To elucidate the association between antiviral therapy and extrahepatic outcomes in individuals infected with HCV.This nationwide cohort study screened 293,480 Taiwanese residents with HCV infection and excluded those with substantial comorbidity. A total of 12,384 eligible patients who had received pegylated interferon plus ribavirin between 1 October 2003 and 31 December 2010 were enrolled in the treated cohort; they were matched 1 : 2 with 24,768 untreated controls in the propensity score and post-diagnosis treatment-free period. The incidences of end-stage renal disease (ESRD), acute coronary syndrome (ACS), ischaemic stroke and catastrophic autoimmune diseases were calculated after adjustment for competing mortality.The treated and untreated cohorts were followed up for a mean (±SD) duration of 3.3 (±2.5) and 3.2 (±2.4) years, respectively, until 31 December 2011. The calculated 8-year cumulative incidences of ESRD, ACS, ischaemic stroke and autoimmune catastrophes between treated and untreated patients were 0.15% vs. 1.32% (p<0.001), 2.21% vs. 2.96% (p=0.027), 1.31% vs. 1.76% (p=0.001) and 0.57% vs. 0.49% (p=0.816), respectively. Multivariate-adjusted Cox regression revealed that antiviral treatment was associated with lower risks of ESRD (HR 0.15; 95% CI 0.07 to 0.31; p<0.001), ACS (HR 0.77; 95% CI 0.62 to 0.97; p=0.026) and ischaemic stroke (HR 0.62; 95% CI 0.46 to 0.83; p=0.001), but unrelated to autoimmune catastrophes. These favourable associations were invalid in incompletely treated patients with duration <16 weeks.Antiviral treatment for HCV is associated with improved renal and circulatory outcomes, but unrelated to catastrophic autoimmune diseases.

ABSTRACT The untranslated regions (UTRs) of mRNAs harbor regulatory elements influencing translation efficiency. Although 3.7% of disease-relevant human mutations occur in UTRs, their exact role in pathogenesis remains unclear. Through metagene analysis, we mapped pathogenic UTR mutations to regions near coding sequences, with a focus on the upstream open reading frame (uORF) initiation site. Subsequently, we utilized massively parallel poly(ribo)some profiling to compare the ribosome associations of 6,555 pairs of wildtype and mutant UTR fragments. We identified 46 UTR variants that altered polysome profiles, with enrichment in pathogenic mutations. Both univariate analysis and the elastic model highlighted the significance of motifs of short repeated sequences, including SRSF2 binding sites, as mutation hotspots that lead to aberrant translation. Furthermore, these polysome-shifting mutations exhibited considerable impact on RNA secondary structures, particularly for upstream AUG-containing 5’ UTRs. Integrating these features, our model achieved high accuracy (AUROC > 0.8) in predicting polysome-shifting mutations in the test dataset. Additionally, several lines of evidence indicate that changes in uORF usage underlie the translation deficiency arising from these mutations. Illustrating this, we demonstrate that a pathogenic mutation in the IRF6 5’ UTR suppresses translation of the primary open reading frame by creating a uORF. Remarkably, site-directed ADAR editing of the mutant mRNA rescued this translation deficiency. Overall, our study provides insights into the molecular mechanisms of UTR mutations and their links to clinical impacts through translation defects.

Abstract To elucidate the specific and shared genetic background of schizophrenia (SCZ) and bipolar disorder (BPD), this study explored the association of polygenic liabilities for SCZ and BPD with educational attainment and cognitive aging. Among 106,806 unrelated community participants from the Taiwan Biobank, we calculated the polygenic risk score (PRS) for SCZ (PRS SCZ ) and BPD (PRS BPD ), shared PRS between SCZ and BPD (PRS SCZ+BPD ), and SCZ-specific PRS (PRS SCZvsBPD ). Based on the sign-concordance of the susceptibility variants with SCZ/BPD, PRS SCZ was split into PRS SCZ_concordant /PRS SCZ_discordant , and PRS BPD was split into PRS BPD_concordant /PRS BPD_discordant . Ordinal logistic regression models were used to estimate the association with educational attainment. Linear regression models were used to estimate the associations with cognitive aging ( n = 27,005), measured by the Mini-Mental State Examination (MMSE), and with MMSE change ( n = 6194 with mean follow-up duration of 3.9 y) in individuals aged≥ 60 years. PRS SCZ, PRS BPD , and PRS SCZ+BPD were positively associated with educational attainment, whereas PRS SCZvsBPD was negatively associated with educational attainment. PRS SCZ was negatively associated with MMSE, while PRS BPD was positively associated with MMSE. The concordant and discordant parts of polygenic liabilities have contrasting association, PRS SCZ_concordant and PRS BPD_concordant mainly determined these effects mentioned above . PRS SCZvsBPD predicted decreases in the MMSE scores. Using a large collection of community samples, this study provided evidence for the contrasting effects of polygenic architecture in SCZ and BPD on educational attainment and cognitive aging and suggested that SCZ and BPD were not genetically homogeneous.

ABSTRACT Objective Recent studies have proposed that Krebs cycle metabolites may serve as potential biomarkers for prognosis in sepsis. However, whether these metabolites are associated with disease severity and can be applied to improve the effectiveness of current prognosis assessment in sepsis remains unclear and is explored in this study. Methods This prospective multicenter cohort study was conducted in medical intensive care units (ICUs). From December 2019 to September 2022, consecutive patients admitted to medical ICUs for sepsis were screened and recruited. Plasma samples were obtained for measurements of cytokines and Krebs cycle metabolites, including citrate/isocitrate, cis-aconitate, alpha-ketoglutarate, succinate, fumarate and malate. Results In total, 97 patients admitted for sepsis were enrolled in the study. The 28-day mortality rate was 17.5%, and non-survivors exhibited significantly increased plasma lactate levels and Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) scores. Plasma levels of Krebs cycle metabolites were significantly correlated with both plasma lactate and interleukin-6 levels. Except for citrate/isocitrate, all Krebs cycle metabolites were significantly elevated in patients with acute kidney injury. Multivariate Cox proportional hazard models, adjusted for plasma lactate levels and SOFA scores, revealed that plasma levels of alpha-ketoglutarate (adjusted hazard ratio [HR]: 2.404, P = 0.002), fumarate (adjusted HR: 1.904, P = 0.001) and malate (adjusted HR: 1.327, P = 0.019) were associated with increased risk of 28-day mortality. Conclusions Study findings indicate that Krebs cycle metabolites, particularly alpha-ketoglutarate, fumarate, and malate, when applied with SOFA score, might enhance prognostic assessment in patients with sepsis.

Abstract Background Splicing variants are a major class of pathogenic mutations, with their severity equivalent to nonsense mutations. However, redundant and degenerate splicing signals hinder functional assessments of sequence variations within introns, particularly at branch sites. We have established a massively parallel splicing assay to assess the impact on splicing of 11,191 disease-relevant variants. Based on the experimental results, we then applied regression-based methods to identify factors determining splicing decisions and their respective weights. Results Our statistical modeling is highly sensitive, accurately annotating the splicing defects of near-exon intronic variants, outperforming state-of-the-art predictive tools. We have incorporated the algorithm and branchpoint information into a web-based tool, SpliceAPP, to provide an interactive application. This user-friendly website allows users to upload any genetic variants with genome coordinates (e.g., chr15 74,687,208 A G), and the tool will output predictions for splicing error scores and evaluate the impact on nearby splice sites. Additionally, users can query branch site information within the region of interest. Conclusions In summary, SpliceAPP represents a pioneering approach to screening pathogenic intronic variants, contributing to the development of precision medicine. It also facilitates the annotation of splicing motifs. SpliceAPP is freely accessible using the link https://bc.imb.sinica.edu.tw/SpliceAPP . Source code can be downloaded at https://github.com/hsinnan75/SpliceAPP .

ABSTRACT UTRs contain crucial regulatory elements for RNA stability, translation and localization, so their integrity is indispensable for gene expression. It has been estimated that ∼3.7% of disease-associated genetic variants are located in UTRs. However, functional interpretation of UTR variants is largely incomplete because efficient means of experimental or computational assessment are lacking. To systematically evaluate the effects of UTR variants on RNA stability, we established a massively parallel reporter assay on 6,555 UTR variants reported in human disease databases. We examined the RNA degradation patterns mediated by the UTR library in multiple cell lines, and then applied LASSO regression to model the influential regulators of RNA stability. We found that TA dinucleotides are the most prominent destabilizing element. Gain of TA dinucleotide outlined mutant UTRs with reduced stability. Studies on endogenous transcripts indicate that high TA-dinucleotide ratios in UTRs promote RNA degradation. Conversely, elevated GC content and protein binding on TA dinucleotides protect high-TA RNA from degradation. Further analysis reveals polarized roles of TA-dinucleotide-binding proteins in RNA protection and degradation. Furthermore, the TA-dinucleotide ratio of both UTRs is a common characteristic of genes in innate immune response pathways, implying that the global transcriptomic regulon involves stability coordination via UTRs. We also demonstrate that stability-altering UTRs are associated with changes in biobank-based health indices, providing evidence that UTR-mediated RNA stability contributes to establishing robust gene networks and potentially enabling disease-associated UTR variants to be classified for precision medicine.