Summary Water is essential for life, but anhydrobiotic tardigrades can survive almost complete dehydration. Anhydrobiosis has been a biological enigma for more than a century with respect to how organisms sustain life without water, but the few choices of genetic toolkits available in tardigrade research have been a challenging circumstance. Here, we report the development of an in vivo expression system for tardigrades (the TardiVec system). TardiVec is based on a plasmid vector with promoters that originated from an anhydrobiotic tardigrade Ramazzottius varieornatus . It enables the introduction of GFP-fused proteins and genetically encoded indicators such as the Ca 2+ indicator GCaMP into tardigrade cells; consequently, the dynamics of proteins and cells in tardigrades may be observed by fluorescence live imaging. This system is applicable for several tardigrades in the class Eutardigrada: the promoters of anhydrobiosis-related genes showed tissue-specific expression in this work. Surprisingly, promoters functioned similarly between multiple species, even for species with different modes of expression of anhydrobiosis-related genes, such as Hypsibius exemplaris , in which these genes are highly induced upon facing desiccation, and Thulinius ruffoi , which lacks anhydrobiotic capability. These results suggest that the highly dynamic expression changes in desiccation-induced species are regulated in trans . Tissue-specific expression of tardigrade-unique unstructured proteins also suggests differing anhydrobiosis machinery depending on the cell types. We believe that TardiVec opens up various experimental possibilities in tardigrade research, especially to explore anhydrobiosis mechanisms.

Abstract Anhydrobiosis is one of the most extensively studied forms of cryptobiosis that is induced in certain organisms as a response to desiccation. Anhydrobiotic species has been hypothesized to produce substances that can protect their biological components and/or cell membranes without water. In extremotolerant tardigrades, highly hydrophilic and heat-soluble protein families, cytosolic abundant heat-soluble (CAHS) proteins, have been identified, which are postulated to be integral parts of the tardigrades’ response to desiccation. However, the molecular mechanisms underlying these protein functions remain to be fully elucidated. In this study, we perfomed in vitro and in vivo characterizations of the self-assembling property of CAHS1 protein, a major isoform of CAHS proteins from Ramazzottius varieornatus , using a series of spectroscopic and microscopic techniques. Our in vitro observations showed that CAHS1 proteins homo-oligomerized via the C -terminal α-helical region and formed a hydrogel as their concentration increased, and that these molecular assembling processes were reversible. Furthermore, our in vivo observations demonstrated that the overexpressed CAHS1 proteins formed condensates under desiccation-mimicking conditions. These data strongly suggested that, upon drying, the CAHS1 proteins form oligomers and eventually underwent sol-gel transition in tardigrade cytosols. Thus, it is proposed that the CAHS1 proteins form the cytosolic fibrous condensates, which presumably have variable mechanisms for the desiccation tolerance of tardigrades. These findings provide insights into the protective mechanisms involved in the anhydrobiosis of tardigrades.

Abstract Tardigrades are microscopic animals that are capable of tolerating extreme environments by entering a desiccated ametabolic state known as anhydrobiosis. While antioxidative stress genes, antiapoptotic pathways and tardigrade-specific intrinsically disordered proteins have been implicated in the anhydrobiotic machinery, conservation of these mechanisms is not universal within the phylum Tardigrada, suggesting the existence of overlooked components. Here, we show that a novel Mn-dependent peroxidase is an important factor in tardigrade anhydrobiosis. Through comparative time-series transcriptome analysis of Ramazzottius varieornatus specimens exposed to desiccation or ultraviolet light, we first identified several novel gene families without similarity to existing sequences that are induced rapidly after stress exposure. Among these, a single gene family with multiple orthologs that is highly conserved within the phylum Tardigrada and enhances oxidative stress tolerance when expressed in human cells was identified. Crystallographic study of this protein suggested Zn or Mn binding at the active site, and we further confirmed that this protein has Mn-dependent peroxidase activity in vitro . Our results demonstrated novel mechanisms for coping with oxidative stress that may be a fundamental mechanism of anhydrobiosis in tardigrades. Furthermore, localization of these sets of proteins in the Golgi apparatus suggests an indispensable role of the Golgi stress response in desiccation tolerance.

Background & Aims There is limited evidence regarding the association of sarcopenia with dysphagia and physical function in patients with heart failure. This study examined the association between possible sarcopenia and both swallowing and physical function in individuals with acute heart failure (AHF). Methods This prospective cohort study included hospitalized patients with AHF. Possible sarcopenia was assessed on admission using calf circumference and grip strength according to an international diagnostic criteria. The primary outcome was dysphagia at discharge using the Food Intake Level Scale (FILS), and the secondary outcome was physical function at discharge using the Barthel Index (BI). Multiple regression analysis and logistic regression, adjusted for potential confounders, were used to examine the association between possible sarcopenia at admission and FILS and BI at discharge. Results A total of 320 patients (mean age 81.5 years; 170 women) were included in the analysis; 199 (59.4%) were diagnosed with possible sarcopenia. Multivariate analysis showed that possible sarcopenia at admission was significantly associated with FILS at discharge (β = -0.1204; p = 0.039). Possible sarcopenia at admission was not significantly associated with BI at discharge (OR = 2.066; 95% CI, 0.910-4.692, p = 0.083). Conclusions Possible sarcopenia was associated with decline in swallowing function during hospitalization in patients with AHF. These findings highlight the need for early detection and treatment of possible sarcopenia in this setting.