During embryogenesis, blood vessels are remodelled in response to blood flow. Nicoli et al. describe a genetic pathway that explains how this mechanosensory stimulus is integrated with early developmental signals to remodel aortic arch vessels in zebrafish. The flow-induced transcription factor klf2a is required for the induction of an endothelial cell-specific microRNA, miR-126, which promotes VEGF signalling and angiogenesis through repressing Spred1, an inhibitor of VEGF signalling. This demonstrates how blood flow modulates endothelial cell-signalling pathways and implicates a microRNA as a central integration point during this process. During embryonic development, blood vessels remodel in response to blood flow. Here, a genetic pathway is described through which this mechanosensory stimulus is integrated with early developmental signals to remodel vessels of the aortic arch in zebrafish. It is found that the flow-induced transcription factor klf2a is required to induce the expression of an endothelial-specific microRNA, activating signalling through the growth factor Vegf. Within the circulatory system, blood flow regulates vascular remodelling1, stimulates blood stem cell formation2, and has a role in the pathology of vascular disease3. During vertebrate embryogenesis, vascular patterning is initially guided by conserved genetic pathways that act before circulation4. Subsequently, endothelial cells must incorporate the mechanosensory stimulus of blood flow with these early signals to shape the embryonic vascular system4. However, few details are known about how these signals are integrated during development. To investigate this process, we focused on the aortic arch (AA) blood vessels, which are known to remodel in response to blood flow1. By using two-photon imaging of live zebrafish embryos, we observe that flow is essential for angiogenesis during AA development. We further find that angiogenic sprouting of AA vessels requires a flow-induced genetic pathway in which the mechano-sensitive zinc finger transcription factor klf2a5,6,7 induces expression of an endothelial-specific microRNA, mir-126, to activate Vegf signalling. Taken together, our work describes a novel genetic mechanism in which a microRNA facilitates integration of a physiological stimulus with growth factor signalling in endothelial cells to guide angiogenesis.

Clonal selection and transcriptional reprogramming (e.g., epithelial-mesenchymal transition or phenotype switching) are the predominant theories thought to underlie tumor progression. However, a "division of labor" leading to cooperation among tumor-cell subpopulations could be an additional catalyst of progression. Using a zebrafish-melanoma xenograft model, we found that in a heterogeneous setting, inherently invasive cells, which possess protease activity and deposit extracellular matrix (ECM), co-invade with subpopulations of poorly invasive cells, a phenomenon we term "cooperative invasion". Whereas the poorly invasive cells benefit from heterogeneity, the invasive cells switch from protease-independent to an MT1-MMP-dependent mode of invasion. We did not observe changes in expression of the melanoma phenotype determinant MITF during cooperative invasion, thus ruling out the necessity for phenotype switching for invasion. Altogether, our data suggest that cooperation can drive melanoma progression without the need for clonal selection or phenotype switching and can account for the preservation of heterogeneity seen throughout tumor progression.

Abstract Embryonic growth trajectory is a risk factor for chronic metabolic and cardiovascular disorder. Grb10 is a negative regulator of the main pathways driving embryonic growth. This study investigates the long-term cardiometabolic consequences and transcriptomic profiles of transient disruption of grb10a expression in Danio rerio. Knockdown was associated with increased embryonic growth (+7%) and metabolic rate (+25%), and decreased heart rate (- 50%) in early life. Juvenile growth and respiratory rate were also elevated (+30% and 7-fold increase respectively). The transcriptome was permanently remodelled by this transient disruption, with dysregulation of multiple growth, cardiac, and metabolic pathways. Phenotypic alteration persisted into adulthood, resulting in a leaner body with elevated skeletal and cardiac muscle content and aerobic scope (43%). This study not only confirms for the first time that transient disruption of a single gene can result in permanent transcriptomic remodelling but correlates this remodelling with persistent alterations to the adult cardiometabolic phenotype.

Abstract Respirometry is the current gold-standard for measuring metabolic rate. However, there is a growing need for metabolic rate measurements suitable for developmental studies, particularly in Danio rerio , where many important developmental stages occur at < 4 mm. While many metabolic studies rely on respirometry, the cost and complexity of the equipment limits its appeal in non-specialist labs, and background respiration becomes increasingly problematic as the size of the organism reduces. Here, glucose uptake was compared to stop-flow respirometry as an alternative measure of metabolic rate more suitable to the small scale required for developmental studies. A Passing-Bablok regression revealed the rate of glucose uptake can be considered equivalent to oxygen consumption as a measure of metabolic rate in Danio rerio larvae within a 95% limit of agreement. Therefore, glucose uptake is a valid alternative to the gold-standard in small organisms where conventional respirometry is problematic. Summary statement The rate of glucose uptake is a valid alternative to respirometry for metabolic rate measurements in small larval fish.

Abstract Healthy fish stocks are central to global food security. Key to fish health is robust immunity at mucosal surfaces, and especially at the gills. However, a balance must be struck between tolerating commensal microorganisms and reacting appropriately toward pathogens. In mammals, IL-4 and IL-13 in concert with IL-10 are essential for balancing immune response to pathogens and suppressing inflammation. Whether their fish counterparts perform similar roles is an open question. Here, we have generated IL-4/13A and IL-4/13B mutant zebrafish and, together with existing IL-10 mutants, characterized the consequences of loss-of-function of these cytokines. We demonstrate that these cytokines are required to suppress inflammation. Further, IL-4/13A and IL-4/13B are required for the maintenance of a Th2-like phenotype in the gills. As in mammals, IL-10 appears to have a more striking anti-inflammatory function than IL-4-like cytokines. Thus, both IL-10 and IL-4/13 paralogues in zebrafish exhibit aspects of conserved function with their mammalian counterparts.

ABSTRACT Dysregulated cellular metabolism is a hallmark of cancer. As yet, few druggable oncoproteins directly responsible for this hallmark have been identified. Increased fatty acid acquisition allows cancer cells to meet their membrane biogenesis, ATP, and signaling needs. Excess fatty acids suppress growth factor signaling and cause oxidative stress in non-transformed cells, but surprisingly not in cancer cells. Molecules underlying this cancer adaptation may provide new drug targets. Here, we identify Diacylglycerol O-acyltransferase 1 (DGAT1), an enzyme integral to triacylglyceride synthesis and lipid droplet formation, as a frequently up-regulated oncoprotein allowing cancer cells to tolerate excess fatty acids. DGAT1 over-expression alone induced melanoma in zebrafish melanocytes, and co-operated with oncogenic BRAF or NRAS for more rapid melanoma formation. Mechanistically, DGAT1 stimulated melanoma cell growth through sustaining mTOR kinase–S6 kinase signaling and suppressed cell death by tempering fatty acid oxidation, thereby preventing accumulation of reactive oxygen species including lipid peroxides. SIGNIFICANCE We show that DGAT1 is a bona fide oncoprotein capable of inducing melanoma formation and co-operating with other known drivers of melanoma. DGAT1 facilitates enhanced fatty acid acquisition by melanoma cells through suppressing lipototoxicity. DGAT1 is also critical for maintaining S6K activity required for melanoma cell growth.

Abstract Adaptive resistance limits immune checkpoint blockade therapy (ICBT) response duration and magnitude. Interferon γ (IFNγ), a critical cytokine that promotes cellular immunity, also induces adaptive resistance to ICBT. Using syngeneic mouse tumour models, we confirmed that chronic IFNγ exposure confers resistance to anti-Programmed cell death protein 1 (α-PD-1) therapy. We identified consistent upregulation of poly-ADP ribosyl polymerase 14 (PARP14) in both chronic IFNγ-treated cancer cells and patient melanoma with elevated IFNG expression. Knockdown or pharmacological inhibition of PARP14 increased effector T cell infiltration into tumours derived from cells pre-treated with IFNγ and decreased the presence of regulatory T cells, leading to restoration of α-PD-1 sensitivity. Finally, we determined that tumours which spontaneously relapsed following α-PD-1 therapy could be re-sensitised upon receiving PARP14 inhibitor treatment, establishing PARP14 as an actionable target to reverse IFNγ-driven ICBT resistance.

HER2 and α V β 6 integrin are independent predictors of breast cancer survival and metastasis. We identify an α V β 6 /HER2 cross-talk mechanism driving invasion, which is dysregulated in drug-resistant HER2+ breast cancer cells. Proteomic analyses reveal ligand-bound α V β 6 recruits HER2 and a trafficking subnetwork, comprising guanosine triphosphatases RAB5 and RAB7A and the Rab regulator guanine nucleotide dissociation inhibitor 2 (GDI2). The RAB5/RAB7A/GDI2 functional module mediates direct cross-talk between α V β 6 and HER2, affecting receptor trafficking and signaling. Acute exposure to trastuzumab increases recruitment of the subnetwork to α V β 6 , but trastuzumab resistance decouples GDI2 recruitment. GDI2, RAB5, and RAB7A cooperate to regulate migration and transforming growth factor–β activation to promote invasion. However, these mechanisms are dysregulated in trastuzumab-resistant cells. In patients, RAB5A , RAB7A , and GDI2 expression correlates with patient survival and α V β 6 expression predicts relapse following trastuzumab treatment. Thus, the RAB5/RAB7A/GDI2 subnetwork regulates α V β 6 -HER2 cross-talk to drive breast cancer invasion but is subverted in trastuzumab-resistant cells to drive α V β 6 -independent and HER2-independent tumor progression.