Imaging biological processes in mammalian tissues will be facilitated by fluorescent probes with excitation and emission bands within the near-infrared optical window of high transparency. Here we report a phytochrome-based near-infrared fluorescent protein (iRFP) with excitation and emission maxima at 690 nm and 713 nm, respectively. iRFP does not require an exogenous supply of the chromophore biliverdin and has higher effective brightness, intracellular stability and photostability than earlier phytochrome-derived fluorescent probes. Compared with far-red GFP-like proteins, iRFP has a substantially higher signal-to-background ratio in a mouse model due to its infrared-shifted spectra.

Timed feeding drives adipose browning, although the integrative mechanisms for the same remain unclear. Here, we show that twice-a-night (TAN) feeding generates biphasic oscillations of circulating insulin and leptin, representing their entrainment by timed feeding. Insulin and leptin surges lead to marked cellular, functional, and metabolic remodeling of subcutaneous white adipose tissue (sWAT), resulting in increased energy expenditure. Single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) analyses and flow cytometry demonstrate a role for insulin and leptin surges in innate lymphoid type 2 (ILC2) cell recruitment and sWAT browning, since sWAT depot denervation or loss of leptin or insulin receptor signaling or ILC2 recruitment each dampens TAN feeding-induced sWAT remodeling and energy expenditure. Consistently, recreating insulin and leptin oscillations via once-a-day timed co-injections is sufficient to favorably remodel innervated sWAT. Innervation is necessary for sWAT remodeling, since denervation of sWAT, but not brown adipose tissue (BAT), blocks TAN-induced sWAT remodeling and resolution of inflammation. In sum, reorganization of nutrient-sensitive pathways remodels sWAT and drives the metabolic benefits of timed feeding.

Jansen de Vries Syndrome (JdVS) is a rare neurodevelopmental disorder (NDD) caused by gain-of-function (GOF) truncating mutations in PPM1D exons 5 or 6. PPM1D is a serine/threonine phosphatase that plays an important role in the DNA damage response (DDR) by negatively regulating TP53 (P53). JdVS-associated mutations lead to the formation of a truncated PPM1D protein that retains catalytic activity and has a GOF effect because of reduced degradation. Somatic PPM1D exons 5 and 6 truncating mutations are well-established factors in a number of cancers, due to excessive dephosphorylation and reduced function of P53 and other substrates involved in DDR. Children with JdVS have a variety of neurodevelopmental, psychiatric, and physical problems. In addition, a small fraction has acute neuropsychiatric decompensation apparently triggered by infection or severe non-infectious environmental stress factors.To understand the molecular basis of JdVS, we developed an induced pluripotent stem cell (iPSC) model system. iPSCs heterozygous for the truncating variant (PPM1D+/tr), were made from a patient, and control lines engineered using CRISPR-Cas9 gene editing. Proteomics and phosphoprotemics analyses were carried out on iPSC-derived glutamatergic neurons and microglia from three control and three PPM1D+/tr iPSC lines. We also analyzed the effect of the TLR4 agonist, lipopolysaccharide, to understand how activation of the innate immune system in microglia could account for acute behavioral decompensation.One of the major findings was the downregulation of POGZ in unstimulated microglia. Since loss-of-function variants in the POGZ gene are well-known causes of autism spectrum disorder, the decrease in PPM1D+/tr microglia suggests this plays a role in the neurodevelopmental aspects of JdVS. In addition, neurons, baseline, and LPS-stimulated microglia show marked alterations in the expression of several E3 ubiquitin ligases, most notably UBR4, and regulators of innate immunity, chromatin structure, ErbB signaling, and splicing. In addition, pathway analysis points to overlap with neurodegenerative disorders.Owing to the cost and labor-intensive nature of iPSC research, the sample size was small.Our findings provide insight into the molecular basis of JdVS and can be extrapolated to understand neuropsychiatric decompensation that occurs in subgroups of patients with ASD and other NDDs.

Abstract Plasmodium falciparum ( Pf ) malaria causes high rates of morbidity and mortality and lacks a sufficiently effective vaccine. Clinical immunity develops in residents of malaria endemic regions which confers reduced clinical symptoms during infection and protection against severe disease. We hypothesized that understanding the immune mechanisms of clinical immunity could inform vaccine design to improve efficacy. We compared the peripheral blood cellular and humoral immune responses during a mild episode of Pf malaria infection. Participants were classified as either clinically susceptible or clinically protected, based on the number of recurrent clinical infections over an 18-month longitudinal study in a malaria endemic region in Malawi. Susceptible participants had three or more recurrent clinical episodes while clinically immune individuals had one or none. Protected participants exhibited higher plasma immunoglobulin G (IgG) breadth and titers against Pf antigens, and greater antibody (Ab)-dependent Pf opsonization compared to susceptible participants. Using high dimensional mass cytometry (CyTOF), spectral flow cytometry and single-cell transcriptomic analyses, we identified expanded memory CD4 + T cell clones sharing identical T cell receptor clonotypes in the blood of protected participants during malaria infection. These cells express a strong cytolytic T helper 1 effector program with transcripts encoding granzymes (A, B, H, M), granulysin, NKG7 and the Zeb2 master transcriptional regulator of terminally differentiated effector T cells. Memory CD4 + T cells expressing Zeb2 + were CD39 hi TIGIT hi and expressed multiple chemotactic and checkpoint inhibitory receptors, although the cellular levels of several of these receptors were reduced in protected compared to susceptible individuals. We propose that clonally expanded Zeb2 + cytolytic memory CD4 + Th1 cells could represent essential contributors to clinical immunity against Pf malaria. One Sentence Summary A population of cytolytic memory CD4 + T cells is clonally expanded in patients with Plasmodium falciparum malaria and has reduced chemotactic and inhibitory receptor expression in patients with naturally acquired clinical malaria immunity.