Ovulation is stimulated by the preovulatory surge of the pituitary luteinizing hormone (LH). Because the ovulatory response is commonly identified with inflammation, we explored the involvement of reactive oxygen species (ROS) in this process. Our experiments show that administration of broad-range scavengers of oxidative species into the ovarian bursa of mice, hormonally induced to ovulate, significantly reduced the rate of ovulation. LH-induced cumulus mucification/expansion, a necessary requirement for ovulation, was prevented by antioxidants both in vivo and in an ex vivo system of isolated intact ovarian follicles. Along this line, H 2 O 2 fully mimicked the effect of LH, bringing about an extensive mucification/expansion of the follicle-enclosed cumulus–oocyte complexes. Impaired progesterone production was observed in isolated follicles incubated with LH in the presence of the antioxidant agents. Furthermore, LH-stimulated up-regulation of genes, the expression of which is crucial for ovulation, was substantially attenuated upon ROS ablation. This system was also used for demonstrating the role of ROS in phosphorylation and activation of the EGF receptor as well as its downstream effector, p42/44 MAPK. Together, our results provide evidence that ovarian production of ROS is an essential preovulatory signaling event, most probably transiently triggered by LH.

Cellular senescence is a stress response mechanism that limits tumorigenesis and tissue damage. Induction of cellular senescence commonly coincides with an immunogenic phenotype that promotes self-elimination by components of the immune system, thereby facilitating tumor suppression and limiting excess fibrosis during wound repair. The mechanisms by which senescent cells regulate their immune surveillance are not completely understood. Here we show that ligands of an activating Natural Killer (NK) cell receptor (NKG2D), MICA and ULBP2 are consistently up-regulated following induction of replicative senescence, oncogene-induced senescence and DNA damage - induced senescence. MICA and ULBP2 proteins are necessary for efficient NK-mediated cytotoxicity towards senescent fibroblasts. The mechanisms regulating the initial expression of NKG2D ligands in senescent cells are dependent on a DNA damage response, whilst continuous expression of these ligands is regulated by the ERK signaling pathway. In liver fibrosis, the accumulation of senescent activated stellate cells is increased in mice lacking NKG2D receptor leading to increased fibrosis. Overall, our results provide new insights into the mechanisms regulating the expression of immune ligands in senescent cells and reveal the importance of NKG2D receptor-ligand interaction in protecting against liver fibrosis.

Abstract Microbial interactions govern marine biogeochemistry. These interactions are generally considered to rely on exchange of organic molecules. Here we report on a novel inorganic route of microbial communication, showing that algal-bacterial interactions are mediated through inorganic nitrogen exchange. Under oxygen-rich conditions, aerobic bacteria reduce algal-secreted nitrite to nitric oxide (NO) through denitrification, a well-studied anaerobic respiration mechanism. Bacteria secrete NO, triggering a cascade in algae akin to programmed cell death. During death, algae further generate NO, thereby propagating the signal in the algal population. Eventually, the algal population collapses, similar to the sudden demise of oceanic algal blooms. Our study suggests that the exchange of denitrification intermediates, particularly in oxygenated environments, is an overlooked yet ecologically significant route of microbial communication within and across kingdoms. One Sentence Summary Aerobic bacteria activate denitrification in oxygenated conditions and produce nitric oxide that kills their algal partners

Abstract The non-coding genome is substantially larger than the protein-coding genome but is largely unexplored by genetic association studies. Here, we performed region-based burden analysis of >25,000 variants in untranslated regions of 6,139 amyotrophic lateral sclerosis (ALS) whole-genomes and 70,403 non-ALS controls. We identified Interleukin-18 Receptor Accessory Protein (IL18RAP) 3′UTR variants significantly enriched in non-ALS genomes, replicated in an independent cohort, and associated with a five-fold reduced risk of developing ALS. Variant IL18RAP 3′UTR reduces mRNA stability and the binding of RNA-binding proteins. Variant IL18RAP 3′UTR further dampens neurotoxicity of human iPSC-derived C9orf72-ALS microglia that depends on NF-κB signaling. Therefore, the variant IL18RAP 3′UTR provides survival advantage for motor neurons co-cultured with C9-ALS microglia. The study reveals direct genetic evidence and therapeutic targets for neuro-inflammation, and emphasizes the importance of non-coding genetic association studies. One Sentence Summary Non-coding genetic variants in IL-18 receptor 3’UTR decrease ALS risk by modifying IL-18-NF-κB signaling in microglia.

Abstract The mycobiota are a critical part of the gut microbiome, but host-fungal interactions and specific functional contributions of commensal fungi to host fitness remain incompletely understood. Here we report the identification of a new fungal commensal, Kazachstania heterogenica var. weizmannii, isolated from murine intestines. K. weizmannii exposure prevented Candida albicans colonization and significantly reduced the commensal C. albicans burden in colonized animals. Following immunosuppression of C. albicans colonized mice, competitive fungal commensalism thereby mitigated fatal candidiasis. Metagenome analysis revealed K. weizmannii presence among human commensals. Our results reveal competitive fungal commensalism within the intestinal microbiota, independent of bacteria and immune responses, that could bear potential therapeutic value for the management of C. albicans -mediated diseases.

Abstract Marine viruses play a key role in regulating phytoplankton populations, greatly affecting the biogeochemical cycling of major nutrients in the ocean. Resistance to viral infection has been reported for various phytoplankton species under laboratory conditions. Nevertheless, the occurrence of resistant cells in natural populations is underexplored due to the lack of sensitive tools to detect these rare phenotypes. Consequently, our current understanding of the ecological importance of resistance and its underlying mechanisms is limited. Here, we sought to discover lipid biomarkers for the resistance of the bloom-forming alga Emiliania huxleyi to its specific virus, E. huxleyi virus (EhV). We identified novel glycosphingolipids (GSLs) that characterize resistant E. huxleyi strains by applying an untargeted lipidomics approach. Further, we detected these lipid biomarkers in E. huxleyi isolates that were recently collected from E. huxleyi blooms and used them to detect resistant cells in the demise phase of an open ocean E. huxleyi bloom. Lastly, we show that the GSL composition of E. huxleyi cultures that recover following infection and gain resistance to the virus resembles that of resistant strains. These findings highlight the metabolic plasticity and co-evolution of the GSL biosynthetic pathway and underscore its central part in this host-virus arms race.

Abstract Phytoplankton produce the volatile dimethyl sulfide (DMS), an important infochemical, which is emitted to the atmosphere and affecting the global climate. Albeit the enzymatic source for DMS in eukaryotes was elucidated, namely a DMSP lyase (DL) called Alma1, we still lack basic knowledge regarding its taxonomy and biogeographic distribution. We defined unique sequence motifs which enable the identification of DL homologs (DLHs) in model systems and environmental populations. We used these motifs to predict DLHs in diverse algae by analyzing hundreds of genomic and transcriptomic sequences from model systems under stress conditions and from environmental samples. Our findings show that the DL enzyme is more taxonomically widespread than previously thought, as it is encoded by known algal taxa as haptophytes and dinoflagellates, but also by chlorophytes, pelagophytes and diatoms, which were conventionally considered to lack the DL enzyme. By exploring the Tara Oceans database, we showed that DLHs are widespread across the oceans and are predominantly expressed by dinoflagellates. Certain dinoflagellate DLHs were differentially expressed between the euphotic and mesopelagic zones, suggesting a functional specialization and an involvement in the metabolic plasticity of mixotrophic dinoflagellates. In specific regions as the Southern Ocean, DLH expression by haptophytes and diatoms was correlated with environmental drivers such as nutrient availability. The expanded repertoire of putative DL enzymes from diverse microbial origins and geographic niches suggests new potential players in the marine sulfur cycle and provides a foundation to study the cellular function in marine microbes.

Abstract Grass pea ( Lathyrus sativus L.) is a grain legume commonly grown in parts of Asia and Africa for food and forage. While being a highly nutritious and robust crop, able to survive both drought and floods, it produces a neurotoxic compound, β- N -oxalyl-L-α,β-diaminopropionic acid (β-ODAP), which can cause a severe neurological disorder if consumed as a main diet component. So far, the enzyme that catalyzes the formation of β-ODAP has not been identified. By combining protein purification and enzymatic assays with transcriptomic and proteomic analyses, we were able to identify the enzyme β-ODAP synthetase (BOS) from grass pea. We show that BOS is an HXXXD-type acyltransferase of the BAHD superfamily and that its crystal structure is highly similar to that of plant hydroxycinnamoyl transferases. The identification of BOS, more than 50 years after it was proposed, paves the way towards the generation of non-toxic grass pea cultivars safe for human and animal consumption.

Abstract Downregulation of the urea cycle enzyme argininosuccinate synthase (ASS1) in multiple tumors is associated with a poor prognosis partly because of the metabolic diversion of cytosolic aspartate for pyrimidine synthesis, supporting proliferation and mutagenesis owing to nucleotide imbalance. Here, we find that prolonged loss of ASS1 promotes DNA damage in colon cancer cells and fibroblasts from subjects with citrullinemia type I. Following acute induction of DNA damage with doxorubicin, ASS1 expression is elevated in the cytosol and the nucleus with at least a partial dependency on p53; ASS1 metabolically restrains cell cycle progression in the cytosol by restricting nucleotide synthesis. In the nucleus, ASS1 and ASL generate fumarate for the succination of SMARCC1, destabilizing the chromatin-remodeling complex SMARCC1–SNF5 to decrease gene transcription, specifically in a subset of the p53-regulated cell cycle genes. Thus, following DNA damage, ASS1 is part of the p53 network that pauses cell cycle progression, enabling genome maintenance and survival. Loss of ASS1 contributes to DNA damage and promotes cell cycle progression, likely contributing to cancer mutagenesis and, hence, adaptability potential.

Programmed cell death (PCD) in marine phytoplankton was suggested as one of the mechanisms that facilitates large scale bloom demise. Yet, the molecular basis for algal PCD machinery is rudimentary. Metacaspases are considered ancestral proteases that regulate cell death, but their activity and role in algae are still elusive. Here we biochemically characterized a recombinant metacaspase 5 from the model diatom Phaeodactylum tricornutum (PtMC5), revealing calcium-dependent protease activity. This activity includes auto-processing and cleavage following arginine. PtMC5 overexpressing cells exhibited higher metacaspase activity and were more sensitive to a diatom-specific infochemical compared to WT cells. Mutagenesis of potential disulfide-forming cysteines decreased PtMC5 activity, suggesting redox regulation. This cysteine pair is widespread in diatom type III metacaspases, but was not found in any other taxa. The characterization of a cell death associated protein in marine phytoplankton will enable deeper understanding of the ecological significance of PCD in bloom dynamics.