Summary

 Sex differences in brain structure and function are of substantial scientific interest because of sex-related susceptibility to psychiatric and neurological disorders. Neuroinflammation is a common denominator of many of these diseases, and thus microglia, as the brain's immunocompetent cells, have come into focus in sex-specific studies. Here, we show differences in the structure, function, and transcriptomic and proteomic profiles in microglia freshly isolated from male and female mouse brains. We show that male microglia are more frequent in specific brain areas, have a higher antigen-presenting capacity, and appear to have a higher potential to respond to stimuli such as ATP, reflected in higher baseline outward and inward currents and higher protein expression of purinergic receptors. Altogether, we provide a comprehensive resource to generate and validate hypotheses regarding brain sex differences.

Abstract The type I transmembrane protein BT-IgSF is predominantly localized in the brain and testes. It belongs to the CAR subgroup of Ig cell adhesion proteins, which have been hypothesized to regulate connexin expression or localization. Here, we studied the putative link between BT-IgSF and connexins in astrocytes, ependymal cells and neurons of the mouse. Global knockout of BT-IgSF caused an increase in the clustering of connexin43 (Gja1), but not of connexin30 (Gjb6), on astrocytes and ependymal cells. Additionally, knockout animals displayed reduced expression levels of connexin43 protein in the cortex and hippocampus. Importantly, analysis of biocytin spread in hippocampal or cortical slices from mature mice of either sex revealed a decrease in astrocytic cell-cell coupling in the absence of BT-IgSF. Blocking either protein biosynthesis or proteolysis showed that the lysosomal pathway increased connexin43 degradation. Localization of connexin43 in subcellular compartments was not impaired in the mutant. In contrast to connexin43 the localization and expression of connexin36 (Gjd2) on neurons was not affected by the absence of BT-IgSF. Overall, our data indicate that the IgCAM BT-IgSF is essential for correct gap junction-mediated astrocyte-to-astrocyte and ependymal cell-to-ependymal cell communication. Significance Statement Astrocytes regulate a variety of physiological processes in the developing and adult brain that are essential for proper brain function. Astrocytes form extensive networks in the brain and communicate via gap junctions. Disruptions of gap junction coupling are found in several diseases such as neurodegeneration or epilepsy. Here, we demonstrate that the cell adhesion protein BT-IgSF is essential for gap junction mediated coupling between astrocytes in the cortex and hippocampus.

Abstract Neonatal cerebral hypoxia-ischemia (HI) is the leading cause of death and disability in newborns with the only current treatment option being hypothermia. An increased understanding of the pathways that facilitate tissue repair after HI can aid the development of better treatments. Here we have studied the role of lactate receptor HCAR1 (Hydroxycarboxylic acid receptor 1) in tissue repair after HI in mice. We show that HCAR1 knockout (KO) mice have reduced tissue regeneration compared with wildtype (WT) mice. Further, proliferation of neural progenitor cells and microglial activation were impaired after HI. Transcriptome analysis showed a strong transcriptional response to HI in the subventricular zone of WT mice involving about 7300 genes. In contrast, the HCAR1 KO mice showed a very modest response to HI, involving about 750 genes. Notably, fundamental processes involved in tissue repair such as cell cycle and innate immunity were dysregulated in HCAR1 KO. Taken together, our data suggest that HCAR1 is a key transcriptional regulator of the pathways that promote tissue regeneration after HI. Thus, HCAR1 could be a promising therapeutic target in the treatment of neonatal HI and other forms of brain ischemia.

Abstract Glioblastoma is the most prevalent and aggressive malignant tumor of the central nervous system. With a median overall survival of only one year, glioblastoma patients have a particularly poor prognosis, highlighting a clear need for novel therapeutic strategies to target this disease. Transcriptional cyclin-dependent kinases (tCDK), which phosphorylate key residues of RNA polymerase II (RNAPII) c-terminal domain (CTD), play a major role in sustaining aberrant transcriptional programs that are key to development and maintenance of cancer cells. Here, we show that either pharmacological inhibition or genetic ablation of the tCDKs, CDK12 and CDK13, markedly reduces both the proliferation and migratory capacity of glioma cells and patient-derived organoids. Using a xenograft mouse model, we demonstrate that CDK12/13 inhibition not only reduces glioma growth in vivo . Mechanistically, inhibition of CDK12/CDK13 leads to a genome-wide abrogation of RNAPII CTD phosphorylation, which in turn disrupts transcription and cell cycle progression in glioma cells. In summary, the results provide proof-of-concept for the potential of CDK12 and CDK13 as therapeutic targets for glioblastoma. Significance statement Glioblastoma is a common, aggressive, and invasive type of brain tumor that is usually fatal. The standard treatment for glioblastoma patients is surgical resection, radiotherapy, and chemotherapy with DNA-alkylating agents, and unfortunately current treatments only extend overall survival by a few months. It is therefore critical to identify and target additional biological processes in this disease. Here, we reveal that targeting a specific transcriptional addiction for glioma cells by inhibition of CDK12/CDK13 disrupts glioma-specific transcription and cell cycle progression and has potential to provide a new therapeutic strategy for glioblastoma.