Abstract Homozygosity for pathogenic variants in the leptin gene leads to congenital leptin deficiency causing early-onset extreme obesity. This monogenic form of obesity has mainly been detected in patients from consanguineous families. Prevalence estimates for the general population using the Exome Aggregation Consortium (ExAC) database reported a low frequency of leptin mutations. One in approximately 15 million individuals will be homozygous for a deleterious leptin variant. With the present study, we aimed to extend these findings utilizing the augmented Genome Aggregation Database (gnomAD) v2.1.1 including more than 140,000 samples. In total, 68 non-synonymous and 7 loss-of-function (LoF) leptin variants were deposited in gnomAD. By predicting functional implications with the help of in silico tools, like SIFT, PolyPhen2 and MutationTaster2021, the prevalence of hetero- and homozygosity for putatively pathological variants (n = 32; pathogenic prediction by at least two tools) in the leptin gene were calculated. Across all populations, the estimated prevalence for heterozygosity for functionally relevant variants was approximately 1:2,100 and 1:17,860,000 for homozygosity. This prevalence deviated between the individual populations. Accordingly, people from South Asia were at greater risk to carry a possibly damaging leptin variant than individuals of other ancestries. Generally, this study emphasises the scarcity of deleterious leptin variants in the general population with varying prevalence for distinct study groups.

Abstract RNA Polymerase (RNAP) II transcription on non-coding repetitive satellite DNAs plays an important role in chromosome segregation, but a little is known about the regulation of satellite transcription. We here show that Topoisomerase I (TopI), not TopII, promotes the transcription of α-satellite DNAs, the main type of satellite DNAs on human centromeres. Mechanistically, TopI localizes to centromeres, binds RNAP II and facilitates RNAP II elongation. Interestingly, in response to DNA double-stranded breaks (DSBs), α-satellite transcription is dramatically stimulated in a DNA damage checkpoint-independent but TopI-dependent manner, and these DSB-induced α-satellite RNAs form into strong speckles in the nucleus. Remarkably, TopI-dependent satellite transcription also exists in mouse 3T3 and Drosophila S2 cells and in Drosophila larval imaginal wing discs and tumor tissues. Altogether, our findings herein reveal an evolutionally conserved mechanism with TopI as a key player for the regulation of satellite transcription at both cellular and animal levels.

Abstract One question in lymphocyte homing is how integrins are rapidly activated to enable immediate arrest of fast rolling lymphocytes upon encountering chemokines at target vascular beds given the slow chemokine-induced integrin inside-out activation. Herein we demonstrate that chemokine CCL25-triggered Ca 2+ influx induces T cell membrane-proximal external Ca 2+ concentration ([Ca 2+ ] ex ) drop in 6 s from physiological concentration 1.2 mM to 0.3 mM, a critical extracellular Ca 2+ threshold for inducing αLβ2 activation, triggering rapid αLβ2 activation and T cell arrest before occurrence of αLβ2 inside-out activation. Talin knockdown inhibits the slow inside-out activation of αLβ2 but not [Ca 2+ ] ex drop-triggered αLβ2 quick activation. Blocking Ca 2+ influx significantly suppresses T cell rolling-to-arrest transition and homing to skin lesions in a mouse psoriasis model, thus alleviating skin inflammation. [Ca 2+ ] ex decrease-triggered rapid integrin activation bridges the gap between initial chemokine stimulation and slow integrin inside-out activation, ensuring immediate lymphocyte arrest and subsequent diapedesis on the right location.

Repetitive satellite DNAs, divergent in nucleic-acid sequence and size across eukaryotes, provide a physical site for centromere assembly to orchestrate chromosome segregation during the cell cycle. These non-coding DNAs are transcribed by RNA polymerase (RNAP) II and the transcription has been shown to play a role in chromosome segregation, but a little is known about the regulation of centromeric transcription, especially in higher organisms with tandemly-repeated-DNA-sequence centromeres. Using RNA interference knockdown, chemical inhibition and AID/IAA degradation, we show that Topoisomerase I (TopI), not TopII, promotes the transcription of α-satellite DNAs, the main type of satellite on centromeres in human cells. Mechanistically, TopI localizes to centromeres, binds RNAP II and facilitates RNAP II elongation on centromeres. Interestingly, in response to DNA double-stranded breaks (DSBs) induced by chemotherapy drugs or CRSPR/Cas9, α-satellite transcription is dramatically stimulated in a DNA damage checkpoint-independent but TopI-dependent manner. These DSB-induced α-satellite RNAs were predominantly derived from the α-satellite high-order repeats of human centromeres and forms into strong speckles in the nucleus. Remarkably, TopI-dependent satellite transcription also exists in mouse 3T3 and Drosophila S2 cells and in Drosophila larval imaginal wing discs and tumor tissues. Altogether, our findings herein reveal an evolutionally conserved mechanism with TopI as a key player for the regulation of satellite transcription at both cellular and animal levels.

Abstract The C-terminal binding protein 2 ( CTBP2 ) gene (translational isoforms: CTBP2-L/S, RIBEYE) had been identified by a cross-trait analysis of genome-wide association studies for anorexia nervosa (AN) and body mass index (BMI). Here, we did a mutation analysis in CTBP2 by performing polymerase chain reactions with subsequent Sanger-sequencing to identify variants relevant for AN and body weight regulation and ensued functional studies. Analysis of the coding regions of CTBP2 in 462 female patients with AN (acute or recovered), 490 children and adolescents with severe obesity, 445 healthy-lean adult individuals and 168 healthy adult individuals with normal body weight detected 24 variants located in the specific exon of RIBEYE. In the initial analysis, three of these were rare non-synonymous variants (NSVs) detected heterozygously in patients with AN (p.Arg72Trp - rs146900874; p.Val289Met -rs375685611 and p.Gly362Arg - rs202010294). Four NSVs and one heterozygous frameshift variant were exclusively detected in children and adolescents with severe obesity (p.Pro53Ser - rs150867595; p.Gln175Arg fs Ter45 - rs141864737; p.Leu310Val - rs769811964; p.Pro397Ala - rs76134089 and p.Pro402Ser - rs113477585). Ribeye mRNA was detected in mouse hypothalamus. No effect of fasting or overfeeding on murine hypothalamic Ribeye expression was determined. Yet, increased Ribeye expression was detected in hypothalami of leptin-treated Lep ob/ob mice. This increase was not related to reduced food intake and leptin-induced weight loss. We detected rare and frequent variants in the RIBEYE specific exon in both patients with AN and in children and adolescents with severe obesity. Our data suggest RIBEYE as a relevant gene for weight regulation.