Abstract Background Exosomes, endosome-derived membrane microvesicles, contain specific RNA transcripts that are thought to be involved in cell-cell communication. These RNA transcripts have great potential as disease biomarkers. To characterize exosomal RNA profiles systemically, we performed RNA sequencing analysis using three human plasma samples and evaluated the efficacies of small RNA library preparation protocols from three manufacturers. In all we evaluated 14 libraries (7 replicates). Results From the 14 size-selected sequencing libraries, we obtained a total of 101.8 million raw single-end reads, an average of about 7.27 million reads per library. Sequence analysis showed that there was a diverse collection of the exosomal RNA species among which microRNAs (miRNAs) were the most abundant, making up over 42.32% of all raw reads and 76.20% of all mappable reads. At the current read depth, 593 miRNAs were detectable. The five most common miRNAs (miR-99a-5p, miR-128, miR-124-3p, miR-22-3p, and miR-99b-5p) collectively accounted for 48.99% of all mappable miRNA sequences. MiRNA target gene enrichment analysis suggested that the highly abundant miRNAs may play an important role in biological functions such as protein phosphorylation, RNA splicing, chromosomal abnormality, and angiogenesis. From the unknown RNA sequences, we predicted 185 potential miRNA candidates. Furthermore, we detected significant fractions of other RNA species including ribosomal RNA (9.16% of all mappable counts), long non-coding RNA (3.36%), piwi-interacting RNA (1.31%), transfer RNA (1.24%), small nuclear RNA (0.18%), and small nucleolar RNA (0.01%); fragments of coding sequence (1.36%), 5 ′ untranslated region (0.21%), and 3 ′ untranslated region (0.54%) were also present. In addition to the RNA composition of the libraries, we found that the three tested commercial kits generated a sufficient number of DNA fragments for sequencing but each had significant bias toward capturing specific RNAs. Conclusions This study demonstrated that a wide variety of RNA species are embedded in the circulating vesicles. To our knowledge, this is the first report that applied deep sequencing to discover and characterize profiles of plasma-derived exosomal RNAs. Further characterization of these extracellular RNAs in diverse human populations will provide reference profiles and open new doors for the development of blood-based biomarkers for human diseases.

Department of Physiology, University of Arizona College of Medicine – Tucson, Tucson, Arizona Correspondence: Dr. Mingyu Liang, email: [email protected] See related article, "Cell Type– and Age-Specific Expression of lncRNAs across Kidney Cell Types," on pages XXX–XXX.

Background: DNA methylation is an important epigenetic mechanism that may influence blood pressure (BP) regulation and hypertension risk. Obesity, a major lifestyle factor associated with hypertension, may interact with DNA methylation to affect BP. However, the indirect effect of DNA methylation on 24-hBP measurements mediated by obesity-related phenotypes such as BMI has not been investigated. Methods: Causal mediation analysis was applied to examine the mediating role of BMI in the relation between DNA methylation and 24-h BP phenotypes, including SBP, DBP and mean arterial blood pressure (MAP), in 281 African American participants. Results: Analysis of 38 215 DNA methylation regions, derived from 1,549,368 CpG sites across the genome, identified up to 138 methylation regions that were significantly associated with 24-h BP measurements through BMI mediation. Among them, 38 (19.2%) methylation regions were concurrently associated with SBP, DBP and MAP. Genes associated with BMI-mediated methylation regions are potentially involved in various chronic diseases such as coronary artery disease and renal disease, which are often caused or exacerbated by hypertension. Notably, three genes ( CDH4 , NOTCH1 and COLGALT1 ) showed both direct associations with 24-h BP measurements and indirect associations through BMI after adjusting for age and sex covariates. Conclusion: Our findings suggest that DNA methylation may contribute to the regulation of 24-h BP in African Americans both directly and indirectly through BMI mediation.

Introduction: Circular RNAs (circRNAs) have been identified as significant contributors to the development and advancement of cancer. The objective of this study was to examine the expression and clinical implications of circRNA circ_BBS9 in lung adenocarcinoma (LUAD), as well as its potential modes of action.

Dahl SS rats exhibit greater levels of renal medullary oxidative stress and lower levels of fumarase activities. Fumarase insufficiencies can increase reactive oxygen species (ROS), the mechanism of which, however, is not clear. A proteomic analysis indicated fumarase knockdown in HK-2 cells resulted in changes in the expression or activity of NADPH oxidase, mitochondrial respiratory chain complex I and III, ATP synthase subunits, and α-oxoglutarate dehydrogenase, all of which are sites of ROS formation. Meantime, the activities of key antioxidant enzymes such as G6PD, 6PGD, GR, GPx and GST increased significantly too. The apparent activation of antioxidant defense appeared insufficient as glutathione precursors, glutathione and GSH/GSSG ratio were decreased. SS rats exhibited changes in redox metabolism similar to HK-2 cells with fumarase knockdown. Supplementation with fumarate and malate, the substrate and product of fumarase, increased and decreased, respectively, blood pressure and the levels of H2O2 and MDA in kidney tissues of SS rats. These results indicate fumarase insufficiencies cause a wide range of changes at several sites of ROS production and antioxidant mechanisms.

Most common sequence variants associated with human traits are in noncoding regions of the genome, form haplotypes with other noncoding variants, and exhibit small effect sizes in the general population. Determining the physiological roles and mechanisms of action for these noncoding variants, particularly large haplotypes containing multiple variants, is both critical and challenging. To address this challenge, we developed an approach that integrates physiological studies in genetically engineered and phenotypically permissive animal models, precise editing of large haplotypes in human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), and targeted chromatin conformation analysis. We applied this approach to examine the blood pressure associated rs1173771 locus, which includes a haplotype containing 11 single nucleotide polymorphisms (SNPs) spanning 17.4 kbp. Deleting the orthologous noncoding region in the genome of the Dahl salt-sensitive rat attenuated the salt-induced increase in systolic blood pressure by nearly 10 mmHg. This attenuation of hypertension appeared to be mediated by upregulation of the adjacent gene

In the present study, novel methods were developed which allowed continuous (24/7) measurement of blood pressure (BP) and renal blood flow (RBF) in freely moving rats and the intermittent collection of arterial and renal venous blood to estimate kidney metabolic fluxes of O 2 and metabolites. The study determined the effects of a high salt (HS) diet upon whole kidney O 2 consumption and the metabolomic profiles of normal Sprague Dawley (SD) rats. A separate group of rats was studied to determine changes in the cortex (Cx) and outer medulla (OM) tissue metabolomic and mRNAseq profiles before and following the switch from a 0.4% to a 4.0% NaCl diet. Significant changes in the metabolomic and transcriptomic profiles occurred with feeding of the HS diet. A progressive increase of kidney O 2 consumption was found despite a reduction in expression of most of the mRNA encoding enzymes of TCA cycle. Increased glycolysis was evident with the elevation of mRNA expression encoding key glycolytic enzymes and release of pyruvate and lactate from the kidney in the renal venous blood. Glycolytic production of NADH is used in either the production of lactate or oxidized via the malate aspartate shuttle. Aerobic glycolysis (e.g., Warburg-effect) may account for the needed increase in cellular energy. The study provides evidence that kidney metabolism responds to a HS diet enabling enhanced energy production while protecting from oxidate stress and injury.