The P23H mutation within the rhodopsin gene ( RHO ) causes rhodopsin misfolding, endoplasmic reticulum (ER) stress, and activates the unfolded protein response (UPR), leading to rod photoreceptor degeneration and autosomal dominant retinitis pigmentosa (ADRP). Grp78/BiP is an ER-localized chaperone that is induced by UPR signaling in response to ER stress. We have previously demonstrated that BiP mRNA levels are selectively reduced in animal models of ADRP arising from P23H rhodopsin expression at ages that precede photoreceptor degeneration. We have now overexpressed BiP to test the hypothesis that this chaperone promotes the trafficking of P23H rhodopsin to the cell membrane, reprograms the UPR favoring the survival of photoreceptors, blocks apoptosis, and, ultimately, preserves vision in ADRP rats. In cell culture, increasing levels of BiP had no impact on the localization of P23H rhodopsin. However, BiP overexpression alleviated ER stress by reducing levels of cleaved pATF6 protein, phosphorylated eIF2α and the proapoptotic protein CHOP. In P23H rats, photoreceptor levels of cleaved ATF6, pEIF2α, CHOP, and caspase-7 were much higher than those of wild-type rats. Subretinal delivery of AAV5 expressing BiP to transgenic rats led to reduction in CHOP and photoreceptor apoptosis and to a sustained increase in electroretinogram amplitudes. We detected complexes between BiP, caspase-12, and the BH3-only protein BiK that may contribute to the antiapoptotic activity of BiP. Thus, the preservation of photoreceptor function resulting from elevated levels of BiP is due to suppression of apoptosis rather than to a promotion of rhodopsin folding.

Retinal ganglion cell (RGC) damage serves as a key indicator of various retinal degenerative diseases, including diabetic retinopathy (DR), glaucoma, retinal arterial and retinal vein occlusions, as well as inflammatory and traumatic optic neuropathies. Despite the growing body of data on the RGC proteomics associated with these conditions, there has been no dedicated study conducted to compare the molecular signaling pathways involved in the mechanism of neuronal cell death. Therefore, we launched the study using two different insults leading to RGC death: glutamate excitotoxicity and optic nerve crush (ONC). C57BL/6 mice were used for the study and underwent NMDA- and ONC-induced damages. Twenty-four hours after ONC and 1 hour after NMDA injection, we collected RGCs using CD90.2 coupled magnetic beads, prepared protein extracts, and employed LC-MS for the global proteomic analysis of RGCs. Statistically significant changes in proteins were analyzed using the Shiny Go program to identify GO biological processes and molecular functions resulting from the treatment. We identified unique and common alterations in protein profiles in RGCs undergoing different types of cellular stressors. Additionally, we observed the absence of certain proteins in treated RGCs compared to the control group. Our study not only identified both unique and shared proteomic changes but also laid the groundwork for the future development of a therapeutic platform for testing gene candidates for DR and glaucoma.

Retinal ganglion cell (RGC) damage serves as a key indicator of various retinal degenerative diseases, including diabetic retinopathy (DR), glaucoma, retinal arterial and retinal vein occlusions, as well as inflammatory and traumatic optic neuropathies. Despite the growing body of data on the RGC proteomics associated with these conditions, there has been no dedicated study conducted to compare the molecular signaling pathways involved in the mechanism of neuronal cell death. Therefore, we launched the study using two different insults leading to RGC death: glutamate excitotoxicity and optic nerve crush (ONC). C57BL/6 mice were used for the study and underwent NMDA- and ONC-induced damage. Twenty-four hours after ONC and 1 h after NMDA injection, we collected RGCs using CD90.2 coupled magnetic beads, prepared protein extracts, and employed LC-MS for the global proteomic analysis of RGCs. Statistically significant changes in proteins were analyzed to identify changes to cellular signaling resulting from the treatment. We identified unique and common alterations in protein profiles in RGCs undergoing different types of cellular stresses. Our study not only identified both unique and shared proteomic changes but also laid the groundwork for the future development of a therapeutic platform for testing gene candidates for DR and glaucoma.

Abstract The pathology of Parkinson’s Disease (PD) is multifaceted, with chronic neuroinflammation associated with glial cell activation standing out as a hallmark of PD pathophysiology. While a few treatments exist to interfere with inflammation, a breakthrough therapy based on innovative molecular mechanisms and targets is still awaited. The nuclear retinoid X receptor (RXR) is of particular interest for therapeutic intervention due to its ability to bind and activate permissive partners, NURR1 and PPARs, which have been shown to be dysfunctional in PD brains. Therefore, the goal of this study was to validate RXR-based therapy to slow down PD pathogenesis. Adult C57BL6 male mice were used in the study. PD-like pathology was triggered by co-delivery of AAV expressing α-Syn and PFF (AAV/PFF) to the substantia nigra pars compacta. The therapeutic potential of RXR activation was evaluated using AAV-mediated gene transport. Unbiased stereology, immunohistochemical analysis, LC/MS, and western blotting were employed to assess the therapeutic effect. At 8 weeks post-injection—elevated GFAP and Iba1 levels, associated with accumulated LB-like aggregates, pronounced loss of TH neuronal cells, and diminished dopamine (DA) levels—were observed in affected brains. Moreover, PPAR and NURR1 protein levels were also reduced in these brains. Conversely, RXR overexpression resulted in an increase in PPAR and NURR1 levels, a reduction in GFAP and Iba1 levels, and a decrease in the number and distribution of LB-like aggregates. These phenomena were also accompanied by the prevention of tyrosine hydroxylase (TH) + cell loss and the DA deficit in the treated brains. Therefore, our data provide direct evidence of the therapeutic potential of RXR-based therapy and highlight RXR as a novel drug target for PD.

Previously, the RXR agonist UAB126 demonstrated therapeutic potential to treat obese mice by controlling blood glucose levels (BGL) and altering the expression of genes associated with lipid metabolism and inflammatory response. The purpose of the study was to assess UAB126 effect in progression of diabetic retinopathy (DR) in rodent models of Type1 diabetes (T1D), streptozotocin-induced, and Type2 diabetes (T2D), the db/db mice. UAB126 treatment was delivered either by oral gavage for 6 weeks or by topical application of eye drops for 2 weeks. At the end of the treatment, the retinal function of diabetic mice was assessed by electroretinography (ERG), and their retinal tissue was harvested for protein and gene expression analyses. Bone-marrow cells were isolated and differentiated into bone marrow-derived macrophages (BMDMs). The glycolysis stress test and the 2-DG glucose uptake analysis were performed. Our results demonstrated that in the UAB126-treated diabetic BMDMs, the ECAR rate and the 2-DG uptake were improved as compared to untreated diabetic BMDMs. In UAB126-treated diabetic mice, hyperglycemia was reduced and associated with the preservation of ERG amplitudes and enhanced AMPK activity. Retinas from diabetic mice treated with topical UAB126 demonstrated an increase in Rxr and Ppar, and expression of genes associated with lipid metabolism. Altogether, our data indicate that RXR activation is beneficial to preclinical models of DR.