The optical spectrograph and infrared imager system (OSIRIS) on board the Odin spacecraft is designed to retrieve altitude profiles of terrestrial atmospheric minor species by observing limb-radiance profiles. The grating optical spectrograph (OS) obtains spectra of scattered sunlight over the range 280–800 nm with a spectral resolution of approximately 1 nm. The Odin spacecraft performs a repetitive vertical limb scan to sweep the OS 1 km vertical field of view over selected altitude ranges from approximately 10 to 100 km. The terrestrial absorption features that are superimposed on the scattered solar spectrum are monitored to derive the minor species altitude profiles. The spectrograph also detects the airglow, which can be used to study the mesosphere and lower thermosphere. The other part of OSIRIS is a three-channel infrared imager (IRI) that uses linear array detectors to image the vertical limb radiance over an altitude range of approximately 100 km. The IRI observes both scattered sunlight and the airglow emissions from the oxygen infrared atmospheric band at 1.27 µm and the OH (3-1) Meinel band at 1.53 µm. A tomographic inversion technique is used with a series of these vertical images to derive the two-dimensional distribution of the emissions within the orbit plane. PACS Nos.: 07.05.Pj, 07.60.Dq, 07.60.Rd, 07.87, 94.10.Dy, 94.10.Fa, 94.10.Gb, 94.10.Rk

Abstract AnkG, encoded by the ANK3 gene, is a multifunctional scaffold protein with complex isoform expression: the 480 kDa and 270 kDa isoforms have roles at the axon initial segment and node of Ranvier, whereas the 190 kDa isoform (AnkG-190) has an emerging role in the dendritic shaft and spine heads. All isoforms of AnkG undergo palmitoylation, a post-translational modification regulating protein attachment to lipid membranes. However, palmitoylation of AnkG-190 has not been investigated in dendritic spines. The ANK3 gene and altered expression of AnkG proteins are associated with a variety of neuropsychiatric and neurodevelopmental disorders including bipolar disorders and are implicated in the lithium response, a commonly used mood stabilizer for bipolar disorder patients, although the precise mechanisms involved are unknown. Here, we showed that Cys70 palmitoylation stabilizes the localization of AnkG-190 in spine heads and at dendritic plasma membrane nanodomains. Mutation of Cys70 impairs AnkG-190 function in dendritic spines and alters PSD-95 scaffolding. Interestingly, we find that lithium reduces AnkG-190 palmitoylation thereby increasing its mobility in dendritic spines. Finally, we demonstrate that the palmitoyl acyl transferase ZDHHC8, but not ZDHHC5, increases AnkG-190 stability in spine heads and is inhibited by lithium. Together, our data reveal that palmitoylation is critical for AnkG-190 localization and function and a potential ZDDHC8/AnkG-190 mechanism linking AnkG-190 mobility to the neuronal effects of lithium.

ABSTRACT Following an ischemic insult to the brain, there is an acute loss of GABAergic inhibitory synapses and an increase in excitatory/ inhibitory (E/I) imbalance that drives neuronal hyperexcitability. It is unknown whether this E/I imbalance persists at delayed timepoints and contributes to chronic impairments in memory and long-term potentiation (LTP) in the hippocampus following ischemic brain injury. Here, we reveal a shift to reduced E/I ratio in hippocampal CA1 neurons via a persistent increase in postsynaptic GABA A receptor mediated inhibitory responses and clustering days after a global ischemic insult. This enhancement of postsynaptic inhibitory function and clustering required activation of the Ca 2+ -permeable TRPM2 ion channel and the Ca 2+ -dependent kinase, CaMKII. Thus, we propose a mechanism in which acute downregulation of GABA A receptors is followed by a strengthening of inhibitory synapses at delayed periods after ischemia. Targeting this mechanism has therapeutic potential to recover hippocampal plasticity and cognitive function post-ischemia. GRAPHICAL ABSTRACT

ABSTRACT Activity-dependent protein synthesis is crucial for many long-lasting forms of synaptic plasticity. However, our understanding of the translational mechanisms controlling inhibitory synapses is limited. One distinct form of inhibitory long-term potentiation (iLTP) enhances postsynaptic clusters of GABA A Rs and the primary inhibitory scaffold, gephyrin, to promote sustained synaptic strengthening. While we previously found that persistent iLTP requires mRNA translation, the precise mechanisms controlling gephyrin translation during this process remain unknown. Here, we identify miR153 as a novel regulator of Gphn mRNA translation which controls gephyrin protein levels and synaptic clustering, ultimately impacting GABAergic synaptic structure and function. We find that iLTP induction downregulates miR153, reversing its translational suppression of Gphn mRNA and allowing for increased de novo gephyrin protein synthesis and synaptic clustering during iLTP. Finally, we find that reduced miR153 expression during iLTP is driven by an excitation-transcription coupling pathway involving calcineurin, NFAT and HDACs, which also controls the miRNA-dependent upregulation of GABA A Rs. Overall, this work delineates a miRNA-dependent post-transcriptional mechanism that controls the expression of the key synaptic scaffold, gephyrin, and may converge with parallel miRNA pathways to coordinate gene upregulation to maintain inhibitory synaptic plasticity.