Summary

 Polar bears are uniquely adapted to life in the High Arctic and have undergone drastic physiological changes in response to Arctic climates and a hyperlipid diet of primarily marine mammal prey. We analyzed 89 complete genomes of polar bear and brown bear using population genomic modeling and show that the species diverged only 479–343 thousand years BP. We find that genes on the polar bear lineage have been under stronger positive selection than in brown bears; nine of the top 16 genes under strong positive selection are associated with cardiomyopathy and vascular disease, implying important reorganization of the cardiovascular system. One of the genes showing the strongest evidence of selection, APOB, encodes the primary lipoprotein component of low-density lipoprotein (LDL); functional mutations in APOB may explain how polar bears are able to cope with life-long elevated LDL levels that are associated with high risk of heart disease in humans. 

PaperClip

It is known that the age of transfused blood is a risk factor for the development of multiple organ failure in surgical patients. However, the character of hemorrheological changes in stored blood as well as the time when they appear remains disputable. We assumed that blood storage was accompanied by a progressive decrease of RBC deformability and rheological disorders. The degree of rheological disturbances should be directly proportional to the number of RBC with altered geometry.Nine packages of RBC kept in adenine saline solution were examined from the 5th to the 42nd day of storage. RBC deformability index (DI) was determined by micropore filtration technique. RBC shape was estimated by means of scanning electron microscopy. Blood clotting time was measured by Sonoclot coagulation analyzer.Significant alterations of RBC shape started at the second week of storage and progressed during the rest of the storage period. RBC shape changes were accompanied by progressive decrease in DI and increase in hemolysis and acidosis. The correlation index between the percentage of abnormally shaped RBC and DI was -0.81 (P = 0.0258). Blood clotting progressively decreased after 2 weeks of storage, probably due to the exhaustion of some procoagulant plasma factors.Serious hemorrheological disorders, including the decrease in RBC deformability secondary to shape abnormalities, acidosis, and the decrease of blood clotting, start already at the second week of storage and progress up to the end of the storage period. Transfusion of packed RBC older than 7 days may contribute to hemorrheological disorders in critically ill patients.

Genetic studies promise to provide insight into the molecular mechanisms underlying type 2 diabetes (T2D). Variants associated with T2D are often located in tissue-specific enhancer clusters or super-enhancers. So far, such domains have been defined through clustering of enhancers in linear genome maps rather than in three-dimensional (3D) space. Furthermore, their target genes are often unknown. We have created promoter capture Hi-C maps in human pancreatic islets. This linked diabetes-associated enhancers to their target genes, often located hundreds of kilobases away. It also revealed >1,300 groups of islet enhancers, super-enhancers and active promoters that form 3D hubs, some of which show coordinated glucose-dependent activity. We demonstrate that genetic variation in hubs impacts insulin secretion heritability, and show that hub annotations can be used for polygenic scores that predict T2D risk driven by islet regulatory variants. Human islet 3D chromatin architecture, therefore, provides a framework for interpretation of T2D genome-wide association study (GWAS) signals. Promoter capture Hi-C maps in human pancreatic islets identify more than 1,300 three-dimensional regulatory hubs, linking diabetes-associated enhancers to their target genes. Genetic variation in hubs impacts insulin secretion heritability.

Genetic studies promise to provide insight into the molecular mechanisms underlying type 2 diabetes (T2D). Variants associated with T2D are often located in tissue-specific enhancer regions (enhancer clusters, stretch enhancers or super-enhancers). So far, such domains have been defined through clustering of enhancers in linear genome maps rather than in 3D-space. Furthermore, their target genes are generally unknown. We have now created promoter capture Hi-C maps in human pancreatic islets. This linked diabetes-associated enhancers with their target genes, often located hundreds of kilobases away. It further revealed sets of islet enhancers, super-enhancers and active promoters that form 3D higher-order hubs, some of which show coordinated glucose-dependent activity. Hub genetic variants impact the heritability of insulin secretion, and help identify individuals in whom genetic variation of islet function is important for T2D. Human islet 3D chromatin architecture thus provides a framework for interpretation of T2D GWAS signals.

Flow-activated transcription factor Krüppel-like factor 2 (KLF2) signaling is compromised in pulmonary arterial hypertension (PAH). We aimed to identify KLF2-induced endothelium-protective exosomal microRNAs of potential therapeutic significance. Eight exosomal microRNAs elevated by KLF2 but reduced in PAH were transfected into human pulmonary artery endothelial cells. Of these, only miR-181a-5p and miR-324-5p had anti-apoptotic, anti-inflammatory and anti-proliferative effect on endothelial cells and reduced proliferation of vascular smooth muscle cells in vitro. RNA sequencing of miRNA-transfected HPAECs revealed reduced expression of multiple genes implicated in vascular remodelling, including ETS-1, NOTCH4, ACTA2, TNF-α, IL-1, MMP10, MAPK and NFATC2. KLF2, miR-181a-5p and miR-324-5p were reduced, while their target genes were elevated in blood-derived endothelial colony forming cells and lung tissues from idiopathic and heritable PAH patients with disabling KLF2 mutation and Sugen/hypoxia mice. Supplementation of miR-181a-5p and miR-324-5p or silencing of their target genes attenuated proliferative and angiogenic responses in endothelial cells from idiopathic PAH and prevented development of pulmonary hypertension in Sugen/hypoxia mice. This study highlights potential therapeutic role of KLF2-induced exosomal microRNAs in PAH.

Endothelial dysfunction contributes to the vascular pathology in pulmonary arterial hypertension (PAH). Circulating levels of endothelial miR-150 are reduced in PAH and act as an independent predictor of patient survival. The role of endothelial miR-150 in vascular dysfunction in PAH is not well understood. Endothelium-targeted miR-150 delivery prevented the disease in Sugen/hypoxia mice, while endothelial knockdown of miR-150 had adverse effects. miR-150 target genes revealed significant associations with PAH pathways, including proliferation, inflammation and phospholipid signaling, with PTEN-like mitochondrial phosphatase (PTPMT1) most markedly altered. PTPMT1 reduced inflammation, apoptosis and improved mitochondrial function in human pulmonary endothelial cells and blood-derived endothelial colony forming cells (ECFCs) from idiopathic PAH. Beneficial effects of miR-150 in vitro and in vivo were linked with PTPMT1-dependent biosynthesis of mitochondrial phospholipid cardiolipin and reduced expression of pro-apoptotic, pro-inflammatory and pro-fibrotic genes, including c-MYB, NOTCH3, TGF-β and Col1a1. In conclusion, we are first to show that miR-150-PTPMT1-cardiolipin pathway attenuates pulmonary endothelial damage induced by vascular stresses and may be considered as a potential therapeutic strategy in PAH.

The reanalysis of publicly available GWAS data represents a powerful and cost-effective opportunity to gain insights into the genetics and pathophysiology of complex diseases. We demonstrate this by gathering and reanalyzing public type 2 diabetes (T2D) GWAS data for 70,127 subjects, using an innovative imputation and association strategy based on multiple reference panels (1000G and UK10K). This approach led us replicate and fine map 50 known T2D loci, and identify seven novel associated regions: five driven by common variants in or near LYPLAL1, NEUROG3, CAMKK2, ABO and GIP genes; one by a low frequency variant near EHMT2; and one driven by a rare variant in chromosome Xq23, associated with a 2.7-fold increased risk for T2D in males, and located within an active enhancer associated with the expression of Angiotensin II Receptor type 2 gene (AGTR2), a known modulator of insulin sensitivity. We further show that the risk T allele reduces binding of a nuclear protein, resulting in increased enhancer activity in muscle cells. Beyond providing novel insights into the genetics and pathophysiology of T2D, these results also underscore the value of reanalyzing publicly available data using novel analytical approaches.