Abstract Pyrimidine catabolism is implicated in hepatic steatosis. Dihydropyrimidine Dehydrogenase (DPYD) is an enzyme responsible for uracil and thymine catabolism, and DPYD human genetic variability affects clinically observed toxicity following 5-Fluorouracil (5-FU) administration. In an in vitro model of diet-induced steatosis, the pharmacologic inhibition of DPYD resulted in protection from lipid accumulation. Additionally, a gain-of-function mutation of DPYD, created through clustered regularly interspaced short palindromic repeats associated protein 9 (CRISPR-Cas9) engineering, led to an increased lipid burden, which was associated with altered mitochondrial functionality in a hepatocarcionma cell line. The studies presented herein describe a novel role for DPYD in hepatocyte metabolic regulation as a modulator of hepatic steatosis.

ABSTRACT Alzheimer’s Disease (AD) is a global healthcare crisis. The TgF344-AD rat is an AD model exhibiting age-dependent AD pathological hallmarks. We confirmed that AD rats developed cognitive deficits at 6 months without alteration of any other major biophysical parameters. We longitudinally characterized cerebral hemodynamics in AD rats at 3, 4, 6, and 14 months. The myogenic responses of the cerebral arteries and arterioles were impaired at 4 months of age in the AD rats. Consistent with the ex vivo results, the AD rat exhibited poor autoregulation of surface and deep cortical cerebral blood flow two months preceding cognitive decline. The dysfunction of cerebral hemodynamics in AD is exacerbated with age associated with reduced cerebral perfusion. Further, abolished cell contractility contributes to cerebral hemodynamics imbalance in AD. This may be attributed to enhanced ROS production, reduced mitochondrial respiration and ATP production, and disrupted actin cytoskeleton in cerebral vascular contractile cells.

The chive gnat, Bradysia odoriphaga, is a notorious pest of Allium species in China. Colour trapping is an established method for monitoring and controlling of Bradysia species. In order to clarify the effect of colour preference of B. odoriphaga for the egg-laying substrate, multiple-choice tests were employed to assess the spontaneous response of the chive gnat to different colour hues and brightness levels under different intensities of white illumination and two spectrally different illuminations. Given the choice among four colours differing in hue under different intensities of white illumination and two spectrally different illuminations, chive gnat adults visited preferably the black substrate, a lesser extent to brown and green substrates, and the least extent to orange substrate irrespective of illumination. Given the choice among four levels of brightness under the same illumination conditions as those in the previous experiment (different intensities of white illumination and two spectrally different illuminations), chive gnats preferred black substrate over dark grey, and these over light grey and white substrates. Meanwhile, both virgin and copulated adults significantly preferred black over other colour hues and brightness. Based on our results, we conclude that the chive gnat adults significantly prefer black substrates irrespective of colour hues and brightness. This behaviour does not alter due to ambient light condition changes. No difference observed between choices of female and male adults. Our results provide new insight for understanding the colour choice behaviour in chive gnat and pave a way to improve monitoring and control of chive gnats and management.

Abstract Piezo2 mechanotransduction channel is a crucial mediator of sensory neurons for sensing and transducing touch, vibration, and proprioception. We here characterized Piezo2 expression and cell specificity in rat peripheral sensory pathway using a validated Piezo2 antibody. Immunohistochemistry using this antibody revealed Piezo2 expression in pan primary sensory neurons (PSNs) of dorsal rood ganglia (DRG) in naïve rats, which was actively transported along afferent axons to both central presynaptic terminals innervating the spinal dorsal horn (DH) and peripheral afferent terminals in skin. Piezo2 immunoreactivity (IR) was also detected in the postsynaptic neurons of the DH and in the motor neurons of the ventral horn, but not in spinal GFAP- and Iba1-positive glia. Notably, Piezo2-IR was clearly identified in peripheral non-neuronal cells, including perineuronal glia, Schwann cells in the sciatic nerve and surrounding cutaneous afferent endings, as well as in skin epidermal Merkel cells and melanocytes. Immunoblots showed increased Piezo2 in DRG ipsilateral to plantar injection of complete Freund’s adjuvant (CFA), and immunostaining revealed increased Piezo2-IR intensity in the DH ipsilateral to CFA injection. This elevation of DH Piezo2-IR was also evident in various neuropathic pain models and monosodium iodoacetate (MIA) knee osteoarthritis (OA) pain model, compared to controls. We conclude that 1) the pan neuronal profile of Piezo2 expression suggests that Piezo2 may function extend beyond simply touch/proprioception mediated by large-sized low-threshold mechanosensitive PSNs, 2) Piezo2 may have functional roles involving sensory processing in spinal cord, Schwann cells, and skin melanocytes, and 3) aberrant Piezo2 expression may contribute pain pathogenesis.

Safety pharmacology screening against a wide range of unintended vital targets using in vitro assays is crucial to understand off-target interactions with drug candidates. With the increasing demand for in vitro assays, ligand- and structure-based virtual screening approaches have been evaluated for potential utilization in safety profiling. Although ligand based ap-proaches have been actively applied in retrospective analysis or prospectively within well-defined chemical space during the early discovery stage (i.e., HTS screening and lead optimization), virtual screening is rarely implemented in later stage of drug discovery (i.e., safety). Here we present a case study to evaluate ligand-based 3D QSAR models built based on in vitro antagonistic activity data against adenosine receptor 2A (A2aR). The resulting models, obtained from 268 chemically diverse compounds, were used to test a set of 1,897 chemically distinct drugs, simulating the real-world challenge of safety screening when presented with novel chemistry and a limited training set. Due to the unique requirements of safety screening versus discovery screening, the limitations of 3D QSAR methods (i.e., chemotypes, dependence on large training set, and prone to false positives) are less critical than early discovery screen. We demonstrated that 3D QSAR modelling can be effectively applied in safety assessment prior to in vitro assays, even with chemotypes that are drastically different from training com-pounds. It is also worth noting that our model is able to adequately make the mechanistic distinction between agonists and antagonists, which is important to inform subsequent in vivo studies. Overall, we present an in-depth analysis of the appropriate utilization and interpretation of pharmacophore-based 3D QSAR models for safety screening

ABSTRACT Novel modalities such as Proteolysis Targeting Chimera (PROTAC) and RNA interference (RNAi) have a mechanism of action-based potential to alter the abundance of off-target proteins. The current in vitro secondary pharmacology assays, which evaluate off-target binding or activity of small molecules, do not fully assess the off-target effects of PROTAC and are not applicable to RNAi. To address this gap, we developed a proteomics-based platform to comprehensively evaluated abundance of off-target proteins. The first part of the manuscript describes the rationale and process through which the off-target proteins and cell lines were selected. The off-target proteins were selected from the entire human proteome based on genetics and pharmacology data (Deaton et al ., 2018). The selection yielded 2,813 proteins, forming the nexus of a panel that we refer to as the “selected off-target proteome” (SOTP). An algorithm was then used to identify appropriate cell lines. Four human cell lines out of 932 were selected that, collectively, expressed ~ 80% of the SOTP based on transcriptome data. The second part of the manuscript describes the LC-MS/MS experimentation to quantify the intracellular and extracellular proteins of interest in the 4 selected cell lines. Among over 10,000 quantifiable proteins identified, 1,828 were part of the predefined SOTP. The SOTP was designed to be easily modified or expanded, owing rationale selection process developed and the label free LC-MS/MS approach chosen. This versatility inherent to our platform is essential to design fit-for-purpose studies that can address the dynamic questions faced in investigative toxicology.

Cancer is a disease of the genome, but the dramatic inter-patient variability in mutation number is poorly understood. Tumours of the same type can differ dramatically in their mutation rate. To improve our understanding of potential drivers and the consequences of the underlying heterogeneity in mutation rate across tumours, we evaluated both local and global measures of mutation density (both single-stranded and double-stranded DNA breaks) in 2,460 tumours across 38 cancer types. We find that SCNAs in thousands of genes are associated with elevated rates of point-mutations, while conversely, SNVs in dozens of genes are associated with specific patterns of DNA double-stranded breaks. To supplement this understanding of global mutation density, we developed and validated a tool called SeqKat to identify localized regions of hypermutation (also known as kataegis). We show that rates of kataegis differ by four orders of magnitude across tumour types and that tumours with TP53 point mutations were 2.6-times more likely to harbour a kataegic event than those without. Furthermore, we identify novel subtypes of kataegic events not associated with aberrant APOBEC activity and found that kataegic events were associated with patient survival in some, but not all tumour types. Taken together, we reveal a landscape of genes driving localized and tumour-specific hyper-mutation, and reveal novel mutational processes at play in specific tumour types.

ABSTRACT We previously showed that liver endothelial cells (ECs) secreted soluble factors in a paracrine fashion and activated human epidermal growth factor receptor 3 (HER3, also known as ERBB3) for promoting colorectal cancer (CRC) growth and chemoresistance. However, RAS proteins play a critical role in receptor tyrosine kinase signaling pathways, and KRAS mutations mediate CRC resistance to therapies targeting EGFR, another HER protein. Therefore, the role of KRAS mutation status in EC-induced HER3 activation and CRC survival was investigated as it has therapeutic implications. We used CRC cell lines and patient-derived xenografts harboring KRAS wild-type or mutant genes and demonstrated that liver EC-secreted factors promoted HER3-mediated CRC cell growth independent of KRAS mutation status. Also, blocking HER3 in CRC cells by siRNAs or a HER3 antibody seribantumab blocked EC-induced CRC survival. Our findings highlight the potential of utilizing HER3 targeted therapies for treating patients with mCRC independent of RAS mutational status.

Vascular aging influences hemodynamics, elevating risks for vascular diseases and dementia. We recently demonstrated that knockout (KO) of Dusp5 enhances cerebral and renal hemodynamics and cognitive function. This improvement correlates with elevated pPKC and pERK1/2 levels in the brain and kidneys. Additionally, we observed that Dusp5 KO modulates the passive mechanical properties of cerebral and renal arterioles, associated with increased myogenic tone at low pressure, enhanced distensibility, greater compliance, and reduced stiffness. The present study evaluates the structural and mechanical properties of the middle cerebral artery (MCA) in Dusp5 KO rats. We found that vascular smooth muscle cell layers and the collagen content in the MCA wall are comparable between Dusp5 KO and control rats. The internal elastic lamina in the MCA of Dusp5 KO rats exhibits increased thickness, higher autofluorescence intensity, smaller fenestrae areas, and fewer fenestrations. Despite an enhanced myogenic response and tone of the MCA in Dusp5 KO rats, other passive mechanical properties, such as wall thickness, cross-sectional area, wall-to-lumen ratio, distensibility, incremental elasticity, circumferential wall stress, and elastic modulus, do not significantly differ between strains. These findings suggest that while Dusp5 KO has a limited impact on altering the structural and mechanical properties of MCA, its primary role in ameliorating hemodynamics and cognitive functions is likely attributable to its enzymatic activity on cerebral arterioles. Further research is needed to elucidate the specific enzymatic mechanisms and explore potential clinical applications in the context of vascular aging.