SD
Serafima Dubnov
Author with expertise in RNA Methylation and Modification in Gene Expression
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
6
(100% Open Access)
Cited by:
1
h-index:
4
/
i10-index:
2
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Knockout of the longevity gene Klotho perturbs aging and Alzheimer’s disease-linked brain microRNAs and tRNA fragments

Serafima Dubnov et al.Jun 11, 2024
+10
N
E
S
Abstract Overexpression of the longevity gene Klotho prolongs lifespan, while its knockout shortens lifespan and impairs cognition via perturbation of myelination and synapse formation. However, comprehensive analysis of Klotho knockout effects on mammalian brain transcriptomics is lacking. Here, we report that Klotho knockout alters the levels of aging- and cognition related mRNAs, long non-coding RNAs, microRNAs and tRNA fragments. These include altered neuronal and glial regulators in murine models of aging and Alzheimer’s disease and in human Alzheimer’s disease post-mortem brains. We further demonstrate interaction of the knockout-elevated tRNA fragments with the spliceosome, possibly affecting RNA processing. Last, we present cell type-specific short RNA-seq datasets from FACS-sorted neurons and microglia of live human brain tissue demonstrating in-depth cell-type association of Klotho knockout-perturbed microRNAs. Together, our findings reveal multiple RNA transcripts in both neurons and glia from murine and human brain that are perturbed in Klotho deficiency and are aging- and neurodegeneration-related.
0
Citation1
0
Save
1

Lysine tRNA fragments and miR-194-5p co-regulate hepatic steatosis via beta-Klotho and Perilipin 2

Yonat Tzur et al.Sep 6, 2023
+9
N
K
Y
Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) involves hepatic accumulation of intracellular lipid droplets via incompletely understood processes. Here, we report distinct and cooperative NAFLD roles of LysTTT-5'tRF transfer RNA fragments and microRNA miR-194-5p. Unlike lean animals, dietary-induced NAFLD mice showed hepatic co-declined LysTTT-5'tRF and miR-194-5p levels, restored following hepatic steatosis-suppressing miR-132 antisense oligonucleotide treatment. Moreover, exposing human-derived Hep G2 cells to oleic acid for 7 days co-suppressed miR-194-5p and LysTTT-5'tRF levels while increasing lipid accumulation. Importantly, transfecting fattened cells with a synthetic LysTTT-5'tRF mimic elevated the metabolic regulator beta-Klotho mRNA levels while declining triglyceride amounts by 30% within 24 hours. In contradistinction, antisense suppression of miR-194-5p induced accumulation of its novel target, the NAFLD-implicated lipid droplet-coating PLIN2 protein. Further, two out of 15 steatosis-alleviating screened drug repurposing compounds, Danazol and Latanoprost elevated miR-194-5p or LysTTT-5'tRF levels. The different yet complementary roles of miR-194-5p and LysTTT-5'tRF offer new insights into the complex roles of small non-coding RNAs and the multiple pathways involved in NAFLD pathogenesis.
1

Knockout of the longevity gene Klotho perturbs aging- and Alzheimer's disease-linked brain microRNAs and tRNA fragments

Serafima Dubnov et al.Sep 12, 2023
+10
N
D
S
Introductory paragraph Overexpression of the longevity gene Klotho prolongs, while its knockout shortens lifespan and impairs cognition via altered fibroblast growth factor signaling that perturbs myelination and synapse formation; however, comprehensive analysis of Klotho’s knockout consequences on mammalian brain transcriptomics is lacking. Here, we report the altered levels under Klotho knockout of 1059 long RNAs, 27 microRNAs (miRs) and 6 tRNA fragments (tRFs), reflecting effects upon aging and cognition. Perturbed transcripts included key neuronal and glial pathway regulators that are notably changed in murine models of aging and Alzheimer’s Disease (AD) and in corresponding human post-mortem brain tissue. To seek cell type distributions of the affected short RNAs, we isolated and FACS-sorted neurons and microglia from live human brain tissue, yielding detailed cell type-specific short RNA-seq datasets. Together, our findings revealed multiple Klotho deficiency-perturbed aging- and neurodegeneration-related long and short RNA transcripts in both neurons and glia from murine and human brain.
1

Sex-specific declines in cholinergic-targeting tRNA fragments in the nucleus accumbens in Alzheimer’s disease

Dana Shulman et al.Feb 8, 2023
+8
S
D
D
Females with Alzheimer's disease (AD) suffer accelerated dementia and loss of cholinergic neurons compared to males, but the underlying mechanisms are unknown. Seeking causal contributors to both these phenomena, we pursued changes in tRNA fragments (tRFs) targeting cholinergic transcripts (CholinotRFs).We analyzed small RNA-sequencing data from the nucleus accumbens (NAc) brain region which is enriched in cholinergic neurons, compared to hypothalamic or cortical tissues from AD brains; and explored small RNA expression in neuronal cell lines undergoing cholinergic differentiation.NAc CholinotRFs of mitochondrial genome origin showed reduced levels that correlated with elevations in their predicted cholinergic-associated mRNA targets. Single cell RNA seq from AD temporal cortices showed altered sex-specific levels of cholinergic transcripts in diverse cell types; inversely, human-originated neuroblastoma cells under cholinergic differentiation presented sex-specific CholinotRF elevations.Our findings support CholinotRFs contributions to cholinergic regulation, predicting their involvement in AD sex-specific cholinergic loss and dementia.
0

Identifying maximally informative signal-aware representations of single-cell data using the Information Bottleneck

Serafima Dubnov et al.May 26, 2024
M
H
Z
S
Abstract Rapid advancements in single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) technologies revealed the richness of myriad attributes encompassing cell identity, such as diversity of cell types, organ-of-origin, or developmental stage. However, due to the large scale of the data, obtaining an interpretable compressed representation of cellular states remains a computational challenge. For this task we introduce bioIB, a method based on the Information Bottleneck algorithm, designed to extract an optimal compressed representation of scRNA-seq data with respect to a desired biological signal, such as cell type or disease state. BioIB generates a hierarchy of weighted gene clusters, termed metagenes, that maximize the information regarding the signal of interest. Applying bioIB to a scRNA-seq atlas of differentiating macrophages and setting either the organ-of-origin or the developmental stage as the signal of interest provided two distinct signal-specific sets of metagenes that captured the attributes of the respective signal. BioIB’s representation can also be used to expose specific cellular subpopulations, for example, when applied to a single-nucleus RNA-sequencing dataset of an Alzheimer’s Disease mouse model, it identified a subpopulation of disease-associated astrocytes. Lastly, the hierarchical structure of metagenes revealed interconnections between the corresponding biological processes and cellular populations. We demonstrate this over hematopoiesis scRNA-seq data, where the metagene hierarchy reflects the developmental hierarchy of hematopoietic cell types. Significance Single-cell gene expression represents an invaluable resource, encoding multiple aspects of cellular identity. However, its high complexity poses a challenge for downstream analyses. We introduce bioIB, a methodology based on the Information Bottleneck, that compresses data while maximizing the information about a biological signal-of-interest, such as disease state. bioIB generates a hierarchy of metagenes, probabilistic gene clusters, which compress the data at gradually changing resolutions, exposing signal-related processes and informative connections between gene programs and their corresponding cellular populations. Across diverse single-cell datasets, bioIB generates distinct metagene representations of the same dataset, each maximally informative relative to a different signal; uncovers signal-associated cellular populations; and produces a metagene hierarchy that reflects the developmental hierarchy of the underlying cell types.
1

Ribosomal protein L24 modulates mammalian microRNA processing and transfer RNA fragment production

Yonat Tzur et al.May 3, 2023
+9
S
D
Y
Abstract The evolutionary mechanism(s) underlying the expression of novel microRNAs (miRs) are still elusive. To explore this issue, we studied the expression of intronic primate-specific hsa-miR-608, located in the Semaphorin 4G (SEMA4G) gene. Engineered ‘humanized’ mice carrying human miR-608 flanked by 250 bp in the murine Sema4g gene expressed miR-608 in several tissues. Moreover, miR-608 flanked by shortened fragments of its human genome region elevated miR-608 levels by 100-fold in murine and human-originated cells, identifying the 150 nucleotides 5’ to pre-miR-608 as an active promoter. Surprisingly, pulldown of this 5’ sequence revealed tight interaction with ribosomal protein L24 (RPL24), which inhibited miR-608 expression. Furthermore, RPL24 depletion altered the levels of 22 miRs, and we discovered that direct interaction of RPL24 with DDX5, a component of the large microprocessor complex, inhibits pri-miR processing. Moreover, RPL24 depletion resulted in Angiogenin (ANG)-mediated production of 5’-half tRFs in human cells, and altered plant tRF profiles. Expanding previous reports that RPL24 regulates miR processing in Arabidopsis thaliana, we implicate RPL24 in an evolutionarily-conserved regulation of miR processing and tRF production. Abstract Figure