Brain capillary calcium signaling controls blood flow.

ABSTRACT Non-shivering thermogenesis (NST) has strong potential to combat obesity, however, a safe molecular approach to activate this process has not yet been identified. The sulfur amino acid taurine has the ability to safely activate NST and confer protection against obesity and metabolic disease in both mice and humans, but the mechanism of action is unknown. In this study, we discover that a suite of taurine biosynthetic enzymes, especially that of cysteamine dioxygenase (ADO), significantly increases in response to β 3 adrenergic signaling in inguinal tissues (IWAT) in order increase intracellular concentrations of taurine. We further show that ADO is critical for thermogenic mitochondrial function as its ablation in thermogenic adipocytes significantly reduces taurine levels which lead to declines in mitochondrial oxygen consumption rates. Finally, we demonstrate via assay for transposase-accessible chromatin with sequencing (ATAC-Seq) that taurine supplementation has the ability to remodel the chromatin landscape to increase the chromatin accessibility and transcription of genes, such as glucose-6-phosphate isomerase 1 (Gpi1), that are critical for NST. Taken together, our studies highlight a potential mechanism for taurine in the activation of NST that can be leveraged toward the treatment of obesity and metabolic disease.

Abstract Optogenetic effectors and sensors provide a novel real-time window into complex physiological processes, enabling determination of molecular signaling processes within functioning cellular networks. However, the combination of these optical tools in mice is made practical by construction of genetic lines that are optically compatible and genetically tractable. We present a new toolbox of 21 mouse lines with lineage -specific expression of optogenetic effectors and sensors for direct biallelic combination, avoiding the multiallelic requirement of Cre recombinase -mediated DNA recombination, focusing on models relevant for cardiovascular biology. Optogenetic effectors (11 lines) or Ca 2+ sensors (10 lines) were selectively expressed in cardiac pacemaker cells, cardiomyocytes, vascular endothelial and smooth muscle cells, alveolar epithelial cells, lymphocytes, glia, and other cell types. Optogenetic effector and sensor function was demonstrated in numerous tissues. Arterial/arteriolar tone was modulated by optical activation of the second messengers InsP 3 (opto α 1AR) and cAMP (optoß2AR), or Ca 2+ - permeant membrane channels (CatCh2) in smooth muscle (Acta2) and endothelium (Cdh5). Cardiac activation was separately controlled through activation of nodal/conducting cells or cardiac myocytes. We demonstrate combined effector and sensor function in biallelic mouse crosses: optical cardiac pacing and simultaneous cardiomyocyte Ca 2+ imaging in HCN4 BAC -CatCh2/ α MHC-GCaMP8 crosses. These experiments highlight the potential of these mice to explore cellular signaling in vivo , in complex tissue networks.

Abstract Fibrolamellar carcinoma (FLC) is an aggressive liver cancer with no effective therapeutic options. The extracellular environment of FLC tumors is poorly characterized and may contribute to cancer growth and/or metastasis. To bridge this knowledge gap, we assessed pathways relevant to proteoglycans, a major component of the extracellular matrix. We first analyzed gene expression data from FLC and non-malignant liver tissue (n=27) to identify changes in glycosaminoglycan (GAG) biosynthesis pathways and found that genes associated with production of chondroitin sulfate, but not other GAGs, are significantly increased by 8-fold. We then implemented a novel LC-MS/MS based method to quantify the abundance of different types of GAGs in patient tumors (n=16) and found that chondroitin sulfate is significantly more abundant in FLC tumors by 6-fold. Upon further analysis of GAG-associated proteins we found that versican (VCAN) expression is significantly up-regulated at the mRNA and protein levels, the latter of which was validated by immunohistochemistry. Finally, we performed single-cell assay for transposon-accessible chromatin-sequencing on FLC tumors (n=3), which revealed for the first time the different cell types in FLC tumors and also showed that VCAN is likely produced not only from FLC tumor epithelial cells but also activated stellate cells. Our results reveal a pathologic aberrancy in chondroitin (but not heparan) sulfate proteoglycans in FLC and highlight a potential role for activated stellate cells. Significance This study leverages a multi-disciplinary approach, including state-of-the-art chemical analyses and cutting-edge single-cell genomic technologies, to identify for the first time a marked chondroitin sulfate aberrancy in fibrolamellar carcinoma (FLC) that could open novel therapeutic avenues in the future.