Abstract Overexpression of the longevity gene Klotho prolongs lifespan, while its knockout shortens lifespan and impairs cognition via perturbation of myelination and synapse formation. However, comprehensive analysis of Klotho knockout effects on mammalian brain transcriptomics is lacking. Here, we report that Klotho knockout alters the levels of aging- and cognition related mRNAs, long non-coding RNAs, microRNAs and tRNA fragments. These include altered neuronal and glial regulators in murine models of aging and Alzheimer’s disease and in human Alzheimer’s disease post-mortem brains. We further demonstrate interaction of the knockout-elevated tRNA fragments with the spliceosome, possibly affecting RNA processing. Last, we present cell type-specific short RNA-seq datasets from FACS-sorted neurons and microglia of live human brain tissue demonstrating in-depth cell-type association of Klotho knockout-perturbed microRNAs. Together, our findings reveal multiple RNA transcripts in both neurons and glia from murine and human brain that are perturbed in Klotho deficiency and are aging- and neurodegeneration-related.

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) involves hepatic accumulation of intracellular lipid droplets via incompletely understood processes. Here, we report distinct and cooperative NAFLD roles of LysTTT-5'tRF transfer RNA fragments and microRNA miR-194-5p. Unlike lean animals, dietary-induced NAFLD mice showed hepatic co-declined LysTTT-5'tRF and miR-194-5p levels, restored following hepatic steatosis-suppressing miR-132 antisense oligonucleotide treatment. Moreover, exposing human-derived Hep G2 cells to oleic acid for 7 days co-suppressed miR-194-5p and LysTTT-5'tRF levels while increasing lipid accumulation. Importantly, transfecting fattened cells with a synthetic LysTTT-5'tRF mimic elevated the metabolic regulator beta-Klotho mRNA levels while declining triglyceride amounts by 30% within 24 hours. In contradistinction, antisense suppression of miR-194-5p induced accumulation of its novel target, the NAFLD-implicated lipid droplet-coating PLIN2 protein. Further, two out of 15 steatosis-alleviating screened drug repurposing compounds, Danazol and Latanoprost elevated miR-194-5p or LysTTT-5'tRF levels. The different yet complementary roles of miR-194-5p and LysTTT-5'tRF offer new insights into the complex roles of small non-coding RNAs and the multiple pathways involved in NAFLD pathogenesis.

Introductory paragraph Overexpression of the longevity gene Klotho prolongs, while its knockout shortens lifespan and impairs cognition via altered fibroblast growth factor signaling that perturbs myelination and synapse formation; however, comprehensive analysis of Klotho’s knockout consequences on mammalian brain transcriptomics is lacking. Here, we report the altered levels under Klotho knockout of 1059 long RNAs, 27 microRNAs (miRs) and 6 tRNA fragments (tRFs), reflecting effects upon aging and cognition. Perturbed transcripts included key neuronal and glial pathway regulators that are notably changed in murine models of aging and Alzheimer’s Disease (AD) and in corresponding human post-mortem brain tissue. To seek cell type distributions of the affected short RNAs, we isolated and FACS-sorted neurons and microglia from live human brain tissue, yielding detailed cell type-specific short RNA-seq datasets. Together, our findings revealed multiple Klotho deficiency-perturbed aging- and neurodegeneration-related long and short RNA transcripts in both neurons and glia from murine and human brain.

Abstract The evolutionary mechanism(s) underlying the expression of novel microRNAs (miRs) are still elusive. To explore this issue, we studied the expression of intronic primate-specific hsa-miR-608, located in the Semaphorin 4G (SEMA4G) gene. Engineered ‘humanized’ mice carrying human miR-608 flanked by 250 bp in the murine Sema4g gene expressed miR-608 in several tissues. Moreover, miR-608 flanked by shortened fragments of its human genome region elevated miR-608 levels by 100-fold in murine and human-originated cells, identifying the 150 nucleotides 5’ to pre-miR-608 as an active promoter. Surprisingly, pulldown of this 5’ sequence revealed tight interaction with ribosomal protein L24 (RPL24), which inhibited miR-608 expression. Furthermore, RPL24 depletion altered the levels of 22 miRs, and we discovered that direct interaction of RPL24 with DDX5, a component of the large microprocessor complex, inhibits pri-miR processing. Moreover, RPL24 depletion resulted in Angiogenin (ANG)-mediated production of 5’-half tRFs in human cells, and altered plant tRF profiles. Expanding previous reports that RPL24 regulates miR processing in Arabidopsis thaliana, we implicate RPL24 in an evolutionarily-conserved regulation of miR processing and tRF production. Abstract Figure