Abstract A hallmark of the aging brain is the robust inflammation mediated by microglial activation. Neuroinflammation resulting from the induction of oxidative stress in neurodegenerative diseases and following brain injury. Chronic treatment of aging rats by ladostigil, a compound with antioxidant and anti-inflammatory function, prevented microglial activation and learning deficits. In this study, we investigate the effect of ladostigil on neuronal-like SH-SY5Y cells. We show that SH-SY5Y cells exposed to acute (by H 2 O 2 ) or chronic oxidative stress (by Sin1, 3-morpholinosydnonimine) induced apoptotic cell death. However, in the presence of ladostigil, the decline in cell viability and the oxidative levels were partially reversed. RNA-seq analysis showed that chronic oxidation by Sin1 resulted in coordinated suppression of endoplasmic reticulum (ER) quality control and ER stress response gene sets. Chronic oxidative stress impacted ER proteostasis and induced the expression of numerous lncRNAs. Pre-incubation with ladostigil before exposing SH-SY5Y cells to Sin1 induced Clk1 (Cdc2-like kinase 1) which was implicated in psychophysiological stress in mice and Alzheimer disease. Ladostigil also suppressed the expression of Ccpg1 (Cell cycle progression 1) and Synj1 (Synaptojanin 1) that function in ER-autophagy and endocytic pathways. We postulate that ladostigil alleviated cell damage by oxidation and ER stress. Therefore, it may attenuate neurotoxicity and cell death that accompany chronic stress conditions in the aging brain.

Abstract Microglia activation causes neuroinflammation, which is a hallmark of neurodegenerative disorders, brain injury, and aging. Ladostigil, a bifunctional reagent with antioxidant and anti-inflammatory properties, reduced microglial activation and enhanced brain functioning in elderly rats. In this study, we studied SH-SY5Y, a human neuroblastoma cell line, and tested viability in the presence of hydrogen peroxide and Sin1 (3-morpholinosydnonimine), which generates reactive oxygen and nitrogen species (ROS/RNS). Both stressors caused significant apoptosis and necrotic cell death that was attenuated by ladostigil. Our results from RNA-seq experiments show that long non-coding RNAs (lncRNAs) account for 30% of all transcripts in SH-SY5Y cells treated with Sin1 for 24 hours. Altogether, we identify 94 differently expressed lncRNAs in the presence of Sin1, including MALAT1, a highly expressed lncRNA with anti-inflammatory and anti-apoptotic functions. Additional activities of Sin-1 upregulated lncRNAs include redox homeostasis (e.g., MIAT, GABPB1-AS1), energy metabolism (HAND2-AS1), and neurodegeneration (e.g., MIAT, GABPB1-AS1, NEAT1). Four lncRNAs implicated as enhancers were significantly upregulated in cells exposed to Sin1 and ladostigil. Finally, we show that H 2 O 2 and Sin1 increased the expression of DJ-1, a redox sensor and modulator of Nrf2 (nuclear factor erythroid 2– related factor 2). Nrf2 (NFE2L2 gene) is a major transcription factor regulating antioxidant genes. In the presence of ladostigil, DJ-1 expression is restored to its baseline. The mechanisms governing SH-SY5Y cell survival and homeostasis are highlighted by the beneficial role of ladostigil in the crosstalk involving Nrf2, antioxidant transcription factor DJ-1, and lncRNAs. Stress-dependent induction of lncRNAs represents an underappreciated regulatory level that contributes to cellular homeostasis and the capacity of SH-SY5Y to cope with oxidative stress.

Abstract MicroRNAs (miRNAs) act as negative regulators of gene expression in the cytoplasm. Previous studies identified miRNAs associated with the spliceosome. Here we study three breast-derived cell-lines with increased tumorigenicity (from MCF-10A to MCF-7 and MDA-MB-231) and compared their miRNA sequences at the spliceosome fraction (SF). We report that the SF-miRNAs expression, identity, and pre-miRNA segmental composition vary across these cell-lines. The expression of the majority of the abundant SF-miRNAs (e.g. miR-100, miR-30a, and let-7 members) shows an opposite trend in view of the literature and breast cancer large cohorts. The results suggest that SF-miRNAs act in the nucleus on alternative targets than in the cytoplasm. One such miRNA is miR-7704 whose genomic position overlaps HAGLR, a cancer-related lncRNA. We found an inverse expression of miR-7704 and HAGLR in the tested cell lines. Moreover, inhibition of miR-7704 caused an increase in HAGLR expression. Furthermore, increasing miR-7704 levels attenuated the MDA-MB-231 cell-division rate. While miR-7704 acts as oncomiR in breast cancer patients, it has a tumor-suppressing function in SF, with HAGLR being its nuclear target. Manipulating miR-7704 levels is a potential lead for altering tumorigenicity. Altogether, we report on the potential of manipulating SF-miRNAs as an unexplored route for breast cancer therapeutics.

Abstract The primary role of microglia in the maintenance of brain homeostasis is to respond to disturbances in the microenvironment. In this study, we cultured murine neonatal microglia and activated them with lipopolysaccharide (LPS) and benzoyl ATP (bzATP) to characterize changes in the transcriptome in response to various in vivo stimuli caused by pathogens, injury, or toxins. Activation by bzATP, an agonist of purinergic receptors, induces a transient wave of transcriptional changes. However, a long-lasting transcriptional profile affecting thousands of genes occurs only following a combination of bzATP and LPS. This profile is dominated by a coordinated induction of cytokines (e.g., IL1-α and IL1-β), chemokines, and their direct regulators. Many of these inflammatory-related genes are up-regulated by several orders of magnitude. We identified the TNF-α and NF-κB pathways as the principal hubs for signaling of interleukin and chemokine induction in this cell system. We propose that primary microglia under controlled activation paradigms can be used for testing reagents that could attenuate their activated state. Such a microglial system could serve as a model for changes occurring in the aging brain and neurodegenerative diseases. Highlight points * Primary murine microglia cultures release cytokines following activation with bzATP and LPS * The wave of changes in gene expression by bzATP is transient. * bzATP+LPS causes a transcription program dominated by the induction of interleukins and chemokines.