Abstract Warfarin is an effective, commonly prescribed anticoagulant used to treat and prevent thrombotic events. Because of historically high rates of drug-associated adverse events, warfarin remains underprescribed. Further, interindividual variability in therapeutic dose mandates frequent monitoring until target anticoagulation is achieved. Genetic polymorphisms involved in warfarin metabolism and sensitivity have been implicated in variability of dose. Here, we describe a novel variant that influences warfarin requirements. To identify additional genetic variants that contribute to warfarin requirements, screening of DNA variants in additional genes that code for drug-metabolizing enzymes and drug transport proteins was undertaken using the Affymetrix drug-metabolizing enzymes and transporters panel. A DNA variant (rs2108622; V433M) in cytochrome P450 4F2 (CYP4F2) was associated with warfarin dose in 3 independent white cohorts of patients stabilized on warfarin representing diverse geographic regions in the United States and accounted for a difference in warfarin dose of approximately 1 mg/day between CC and TT subjects. Genetic variation of CYP4F2 was associated with a clinically relevant effect on warfarin requirement.

Abstract Background Alternative splicing is a mechanism for increasing protein diversity by excluding or including exons during post-transcriptional processing. Alternatively spliced proteins are particularly relevant in oncology since they may contribute to the etiology of cancer, provide selective drug targets, or serve as a marker set for cancer diagnosis. While conventional identification of splice variants generally targets individual genes, we present here a new exon-centric array (GeneChip Human Exon 1.0 ST) that allows genome-wide identification of differential splice variation, and concurrently provides a flexible and inclusive analysis of gene expression. Results We analyzed 20 paired tumor-normal colon cancer samples using a microarray designed to detect over one million putative exons that can be virtually assembled into potential gene-level transcripts according to various levels of prior supporting evidence. Analysis of high confidence (empirically supported) transcripts identified 160 differentially expressed genes, with 42 genes occupying a network impacting cell proliferation and another twenty nine genes with unknown functions. A more speculative analysis, including transcripts based solely on computational prediction, produced another 160 differentially expressed genes, three-fourths of which have no previous annotation. We also present a comparison of gene signal estimations from the Exon 1.0 ST and the U133 Plus 2.0 arrays. Novel splicing events were predicted by experimental algorithms that compare the relative contribution of each exon to the cognate transcript intensity in each tissue. The resulting candidate splice variants were validated with RT-PCR. We found nine genes that were differentially spliced between colon tumors and normal colon tissues, several of which have not been previously implicated in cancer. Top scoring candidates from our analysis were also found to substantially overlap with EST-based bioinformatic predictions of alternative splicing in cancer. Conclusion Differential expression of high confidence transcripts correlated extremely well with known cancer genes and pathways, suggesting that the more speculative transcripts, largely based solely on computational prediction and mostly with no previous annotation, might be novel targets in colon cancer. Five of the identified splicing events affect mediators of cytoskeletal organization (ACTN1, VCL, CALD1, CTTN, TPM1), two affect extracellular matrix proteins (FN1, COL6A3) and another participates in integrin signaling (SLC3A2). Altogether they form a pattern of colon-cancer specific alterations that may particularly impact cell motility.

Inflammation in response to severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) infection drives severity of coronavirus disease 2019 (COVID-19) and is influenced by host genetics. To understand mechanisms of inflammation, animal models that reflect genetic diversity and clinical outcomes observed in humans are needed. We report a mouse panel comprising the genetically diverse Collaborative Cross (CC) founder strains crossed to human ACE2 transgenic mice (K18-hACE2) that confers susceptibility to SARS-CoV-2. Infection of CC x K18- hACE2 resulted in a spectrum of survival, viral replication kinetics, and immune profiles. Importantly, in contrast to the K18-hACE2 model, early type I interferon (IFN-I) and regulated proinflammatory responses were required for control of SARS-CoV-2 replication in PWK x K18-hACE2 mice that were highly resistant to disease. Thus, virus dynamics and inflammation observed in COVID-19 can be modeled in diverse mouse strains that provide a genetically tractable platform for understanding anti-coronavirus immunity.

Pro-inflammatory T cells co-express multiple chemokine receptors, but the distinct functions of individual receptors on these cells are largely unknown. Human Th17 cells uniformly express the chemokine receptor CCR6, and we discovered that the subgroup of CD4+CCR6+ cells that co-express CCR2 possess a pathogenic Th17 signature, can produce inflammatory cytokines independent of TCR activation, and are unusually efficient at transendothelial migration (TEM). The ligand for CCR6, CCL20, was capable of binding to activated endothelial cells (ECs) and inducing firm arrest of CCR6+CCR2+ cells under conditions of flow - but CCR6 could not mediate TEM. By contrast, CCL2 and other ligands for CCR2, despite being secreted from both luminal and basal sides of ECs, failed to bind to the EC surfaces - and CCR2 could not mediate arrest. Nonetheless, CCR2 was required for TEM. To understand if CCR2's inability to mediate arrest was due solely to an absence of EC-bound ligands, we generated a CCL2-CXCL9 chimeric chemokine that could bind to the EC surface. Although display of CCL2 on the ECs did indeed lead to CCR2-mediated arrest of CCR6+CCR2+ cells, activating CCR2 with surface-bound CCL2 blocked TEM. We conclude that mediating arrest and TEM are mutually exclusive activities of chemokine receptors and/or their ligands that depend, respectively, on chemokines that bind to the EC luminal surfaces versus non-binding chemokines that form transendothelial gradients under conditions of flow. Our findings provide fundamental insights into mechanisms of lymphocyte extravasation and may lead to novel strategies to block or enhance their migration into tissue.

Human infection with Cryptococcus causes up to a quarter million AIDS-related deaths annually and is the most common cause of non-viral meningitis in the United States. As an opportunistic fungal pathogen, C. neoformans is distinguished by its ability to adapt to diverse host environments including plants, amoeba and mammals. In the present study, comparative transcriptomics of the fungus within human cerebrospinal fluid identified expression profiles representative of low-nutrient adaptive responses. Transcriptomics of fungal isolates from a cohort of HIV/AIDS patients identified a low nutrient-induced gene, an alternative carbon nutrient transporter STL1 associated with poor early fungicidal activity, an important clinical prognostic marker. Mouse modeling and pathway analysis demonstrated a role for STL1 in mammalian pathogenesis and revealed that STL1 expression is regulated by a novel target-of-rapamycin (TOR)-related multi-gene regulatory mechanism involving the CAC2 subunit of the chromatin assembly complex 1, CAF-1. In this pathway, the TOR-related RNA chaperone, VAD1 was found to transcriptionally regulate a cryptococcal homolog of a cytosolic protein Ecm15, in turn, required for nuclear transport of the Cac2 protein. Derepression of STL1 by the CAC2-containing CAF-1 complex was mediated by Cac2 and modulated binding and suppression of the STL1 enhancer element. Derepression of STL1 resulted in enhanced survival and growth of the fungus in the presence of low nutrient, alternative carbon sources, facilitating virulence in mice. The study underscores the utility of ex vivo expression profiling of fungal clinical isolates and provides fundamental genetic understanding of saprophyte adaption to the human host.

Th17 cells have been investigated in mice primarily for their contributions to autoimmune diseases. However, the pathways of differentiation of Th17 and related (type 17) cells and the structure of the type 17 memory population in humans are not well understood; such understanding is critical for manipulating these cells in vivo . By exploiting differences in levels of surface CCR6, we found that human type 17 memory cells, including individual T cell clonotypes, form an elongated continuum of type 17 character along which cells can be driven by increasing RORγt. This continuum includes cells preserved within the memory pool with potentials that reflect the early preferential activation of multiple over single lineages. The CCR6 + cells' phenotypes and epigenomes are stable across cell divisions under homeostatic conditions. Nonetheless, activation in polarizing and non-polarizing conditions can yield additional functionalities, revealing, respectively, both environmentally induced and imprinted mechanisms that contribute differentially across the continuum to yield the unusual plasticity ascribed to type 17 cells.