Abstract The nucleolus is a sub-nuclear compartment whose primary function is the biogenesis of ribosomal subunits. Certain viral infections affect the morphology and composition of the nucleolar compartment and influence ribosomal RNA (rRNA) transcription and maturation. However, no description of nucleolar morphology and function during infection with Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) is available to date. Using immunofluorescence microscopy, we documented extensive destruction of the nuclear and nucleolar architecture during lytic reactivation of KSHV. This was manifested by redistribution of key nucleolar proteins, including the rRNA transcription factor, UBF, the essential pre-rRNA processing factor Fibrillarin, and the nucleolar multifunctional phosphoproteins Nucleophosmin (NPM1) and Nucleolin. Distinct delocalization patterns were evident; certain nucleolar proteins remained together whereas others dissociated, implying that nucleolar proteins undergo nonrandom programmed dispersion. Of note, neither Fibrillarin nor UBF colocalized with promyelocytic leukemia (PML) nuclear bodies or with the viral protein LANA-1, and their redistribution was not dependent on viral DNA replication or late viral gene expression. No significant changes in pre-rRNA levels and no accumulation of pre-rRNA intermediates were found by RT-qPCR and Northern blot analysis, respectively. Furthermore, fluorescent in situ hybridization (FISH), combined with immunofluorescence, revealed an overlap between Fibrillarin and internal transcribed spacer 1 (ITS1), which represents the primary product of the pre-rRNA, suggesting that the processing of rRNA proceeds during lytic reactivation. Finally, small changes in the levels of pseudouridylation were documented across the rRNA. Taken together, our results suggest that rRNA transcription and processing persist during lytic reactivation of KSHV, yet they may become uncoupled. Whether the observed nucleolar alterations favor productive infection or signify cellular anti-viral responses remains to be determined. Author Summary We describe the extensive destruction of the nuclear and nucleolar architecture during lytic reactivation of KSHV. Distinct delocalization patterns are illustrated: certain nucleolar proteins remained associated with each other whereas others dissociated, implying that nucleolar proteins undergo nonrandom programmed dispersion. Of note, no significant changes in pre-rRNA levels and no accumulation of pre-rRNA intermediates were found, suggesting that pre-RNA transcription and processing continue and could be uncoupled during lytic reactivation. Small changes in the levels of pseudouridylation were documented across the rRNA. Previous studies showed that the different forms of KSHV infection are controlled through cellular and viral functions, which reprogram host epigenetic, transcriptomic, post-transcriptomic and proteomic landscapes. The ability of KSHV to affect the nucleolus and rRNA modifications constitutes a novel interaction network between viral and cellular components. The study of rRNA modifications is still in its infancy; however, the notion of altering cell fate by regulating rRNA modifications has recently begun to emerge, and its significance in viral infection is intriguing.

Abstract Living in dynamic environments such as the social domain, where interaction with others determines the reproductive success of individuals, requires the ability to recognize opportunities to obtain natural rewards and cope with challenges that are associated with achieving them. As such, actions that promote survival and reproduction are reinforced by the brain reward system, whereas coping with the challenges associated with obtaining these rewards is mediated by stress-response pathways, the activation of which can impair health and shorten lifespan. While much research has been devoted to understanding mechanisms underlying the way by which natural rewards are processed by the reward system, less attention has been given to the consequences of failure to obtain a desirable reward. As a model system to study the impact of failure to obtain a natural reward, we used the well-established courtship suppression paradigm in Drosophila melanogaster as means to induce repeated failures to obtain sexual reward in male flies. We discovered that beyond the known reduction in courtship actions caused by interaction with non-receptive females, repeated failures to mate induce a stress response characterized by persistent motivation to obtain the sexual reward, reduced male-male social interaction, and enhanced aggression. This frustrative-like state caused by the conflict between high motivation to obtain sexual reward and the inability to fulfill their mating drive impairs the capacity of rejected males to tolerate stressors such as starvation and oxidative stress. We further show that sensitivity to starvation and enhanced social arousal is mediated by the disinhibition of a small population of neurons that express receptors for the fly homologue of neuropeptide Y. Our findings demonstrate for the first time the existence of social stress in flies and offers a framework to study mechanisms underlying the crosstalk between reward, stress, and reproduction in a simple nervous system that is highly amenable to genetic manipulation.

Abstract Living in a changing environment composed of other behaving animals entails both opportunities and challenges to obtain resources and mating partners. Actions that promote survival and reproduction are reinforced by the brain reward systems, whereas coping with the challenges associated with obtaining these rewards are mediated by stress response pathways. The activation of the latter can impair health and shorten lifespan. Although similar responses to social opportunity and challenge exist across the animal kingdom, little is known about the mechanisms that process reward and stress under different social conditions. Here, we studied the interplay between deprivation of sexual reward and stress response in Drosophila melanogaster and discovered that repeated failures to obtain sexual reward induces a frustration-like state that is characterized by increased arousal, persistent sexual motivation, and impaired ability to cope with starvation and oxidative stressors. We show that this increased arousal and sensitivity to starvation is mediated by disinhibition of neurons that express receptors for the fly homologue of neuropeptide Y (neuropeptide F, NPF). We furthermore demonstrate the existence of an anatomical overlap between stress and reward systems in the fly brain in the form of neurons that co-express receptors for NPF (NPFR) and the corticotropin-releasing factor (CRF)-like homologue Diuretic hormone 44 (Dh44), and that deprivation of sexual reward leads to translocation of forkhead box-subgroup O (FoxO) to the cytoplasm in these neurons. Nevertheless, the activity of Dh44 neurons alone does not mediate sensitivity to starvation and aroused behavior following sexual deprivation, instead, these responses are mediated by disinhibition of ~12-16 NPFR-expressing neurons via a dynamin-independent synaptic signaling mechanism, suggesting the existence of a NPFR mediated stress pathway which is Dh44-independent. This paves the path for using simple model organisms to dissect mechanisms behind anticipation of reward, and more specifically, to determine what happens when expectations to obtain natural and drug rewards are not met.

Abstract Photodynamic therapy (PDT) and photothermal therapy (PTT) are promising therapeutic methods for cancer treatment; however, as single modality therapies, either PDT or PTT are still limited in their success rate. A dual application of both PDT and PTT, in a combined protocol, has gained immense interest. In this study, gold nanoparticles (AuNPs) are conjugated with a PDT agent, meso-tetrahydroxyphenylchlorin (mTHPC) photosensitizer, designed as nanotherapeutic agents that can activate a dual photodynamic/photothermal therapy. The AuNP-mTHPC complex is biocompatible, soluable, and photostable. PDT efficiency is high because of immediate reactive oxygen species (ROS) production upon mTHPC activation by the 650 nm laser which decreased mitochondrial membrane potential ( Δ Ψ m ). Likewise, the AuNP-mTHPC complex is used as a photoabsorbing (PTA) agent for PTT, due to efficient plasmon absorption and excellent photothermal conversion characteristics of AuNPs under laser irradiation at 532 nm. Under the laser irradiation of a PDT/PTT combination, a twofold phototoxicity outcome follows, compared to PDT-only or PTT-only treatment. This indicates that PDT and PTT have synergistic effects together as a combined therapeutic method. Hence, applying our AuNP-mTHPC may be a potential treatment of cancer in the biomedical field. Abstract Figure