Using a mouse embryo cDNA library, we conducted a two-hybrid screening to identify new partners for the small GTPase Rho. One clone obtained by this procedure contained a novel cDNA of 291 base pairs and interacted strongly with RhoA and RhoC, weakly with RhoB, and not at all with Rac1 and Cdc42Hs. Full-length cDNAs were then isolated from a mouse brain library. While multiple splicing variants were common, we identified three cDNAs with an identical open reading frame encoding a 61-kDa protein that we named rhotekin (from the Japanese "teki," meaning target). The N-terminal part of rhotekin, encoded by the initial cDNA and produced in bacteria as a glutathione S-transferase fusion protein, exhibited in vitro binding to 35S-labeled guanosine 5'-3-O-(thio)triphosphate-bound Rho, but not to Rac1 or Cdc42Hs in ligand overlay assays. In addition, this peptide inhibited both endogenous and GTPase-activating protein-stimulated Rho GTPase activity. The amino acid sequence of this region shares approximately 30% identity with the Rho-binding domains of rhophilin and a serine/threonine kinase, PKN, two other Rho target proteins that we recently identified (Watanabe, G., Saito, Y., Madaule, P., Ishizaki, T., Fujisawa, K., Morii, N., Mukai, H., Ono, Y., Kakizuka, A., and Narumiya, S. (1996) Science 271, 645-648). Thus, not only is rhotekin a novel partner for Rho, but it also belongs to a wide family of proteins that bear a consensus Rho-binding sequence at the N terminus. To our knowledge, this is the first conserved sequence for Rho effectors, and we have termed this region Rho effector motif class 1.

Abstract High salt (HS) intake is a known risk factor for hypertension and dementia. Clinical studies have shown that antihypertensive drugs can decrease the incidence of dementia. Accordingly, a strong relationship can be suggested between hypertension and cognitive impairment. It is well-known that angiotensin II (Ang II)-AT1 and prostaglandin E2 (PGE2)-EP1 systems are involved in hypertension and neurotoxicity. However, the involvement of these systems in HS-mediated hypertension and emotional and cognitive impairments remains unclear. Herein, we demonstrated that hypertension and impaired social behavior and object recognition memory following HS intake could be associated with tau hyperphosphorylation, decreased phosphorylation of Ca 2+ /calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII), and postsynaptic density protein 95 (PSD95) expression in the prefrontal cortex and hippocampus of mice. These changes were blocked by pharmacological treatment with losartan, an Ang II receptor blocker (ARB), or EP1 gene knockout. Our findings suggest that Ang II-AT1 and PGE2-EP1 systems could be novel therapeutic targets for hypertension-induced dementia.

Atrial fibrillation (AF) is strongly associated with strokes, heart failure, and increased mortality. This study aims to identify the monocyte–macrophage heterogeneity and interactions of these cells with non-immune cells, and to identify functional biomarkers in patients with AF. Therefore, we assess the single cell landscape of left atria (LA), using a combination of single cell and nucleus RNA-seq. Myeloid cells in LA tissue are categorized into five macrophage clusters, three monocyte clusters, and others. Cell-Chat analysis revealed that monocytes and IL1B+ macrophages send epidermal growth factor (EGF) signals to fibroblasts. Amphiregulin (AREG) is the most upregulated gene in monocytes and IL1B+ macrophages in the AF group, compared with healthy controls from other groups. Serum AREG levels are higher in patients with persistent AF. These data suggested that EGF signaling pathway could be a therapeutic target for AF and serum AREG levels provide an effective biomarker for predicting persistent AF. Left atrial scRNA-seq from patients with atrial fibrillation (AF) reveals macrophage heterogeneity and identifies monocytes and IL1B+ macrophages as key sources of EGF signals to fibroblasts, with serum AREG emerging as a biomarker for persistent AF.

Abstract Background Stress has garnered significant attention as a prominent risk factor for inflammation-related diseases, particularly cardiovascular diseases (CVDs). However, the precise mechanisms underlying stress-driven CVDs remain elusive, thereby impeding the development of effective preventive and therapeutic strategies. Methods To explore the correlation between plasma lipid metabolites and depressive states, we conducted a study involving healthy volunteers (n=408). Liquid chromatography (LC)/mass spectrometry (MS)/MS-based lipidomics and the self-rating depression (SDS) scale questionnaire were employed for data collection. In addition, we utilized a mouse model by subjecting mice to restraint stress and investigating the impact of stress on plasma lipid metabolites and vascular remodeling following carotid ligation. In vitro functional and mechanistic studies were performed using macrophages, endothelial cells, and neutrophil cells. Results Our findings revealed a significant association between depressive state and reduced plasma levels of 4-oxoDHA, a specific omega-3 fatty acid metabolite regulated by 5-lipoxygenase (LO) in neutrophils in healthy volunteers. In mice, restraint stress led to decreased plasma 4-oxoDHA levels and exacerbated vascular remodeling. Moreover, 4-oxoDHA demonstrated the ability to enhance Nrf2-HO-1 pathways, exerting anti-inflammatory effects on endothelial cells and macrophages. Mechanistically, stress-induced noradrenaline triggered the degradation of 5-LO in neutrophils through the proteasome system, facilitated by dopamine D2-like receptor activation. The reduction in circulating 4-oxoDHA resulted in the downregulation of the Nrf2-HO-1 anti-inflammatory axis and an increase in ICAM-1 expression, vascular permeability, and remodeling. Conclusions Our study unveiled a novel stress-induced pathway of vascular inflammation, mediated through the regulation of omega-3 fatty acid metabolites. Reduced levels of circulating 4-oxoDHA under stress conditions may serve as a promising biomarker for stress. This understanding of the interplay between neurobiology and lipid metabolism provides a potential avenue for the development of treatments aimed at preventing stress-induced systemic neuroinflammation. Highlights – Our study reveals that stress-induced reduction in circulating levels of a specific omega-3 fatty acid metabolite, 4-oxoDHA, contributes to vascular inflammation. – We have identified a novel pathway that explains how stress promotes systemic vascular inflammation by regulating omega-3 fatty acid metabolites in the circulation. – Our findings provide new evidence for the role of 4-oxoDHA in maintaining Nrf2-ARE-related anti-inflammatory functions in endothelial cells and macrophages.

Aging affects emotional, cognitive, and social functions, increasing susceptibility to neuropsychiatric conditions. C57BL/6 mice are commonly used to study aging mechanisms, yet differences between C57BL/6J and C57BL/6N substrains remain underexplored. This study compared aging-related behavioral changes in these substrains. Aging reduced exploratory activity and heightened anxiety in C57BL/6J, but not C57BL/6N, mice. Conversely, aging reduced social novelty preference in C57BL/6N, but not C57BL/6J, mice. Male mice of both substrains exhibited increased female urine sniffing with age. These findings highlight substrain-specific aging effects, underscoring the importance of substrain selection in behavioral studies of aged mice for drug development.

Abstract Chronic stress induces neural dysfunctions and risks mental illnesses. Clinical and preclinical studies have established the roles of brain regions underlying emotional and cognitive functions in stress and depression. However, neural pathways to perceive sensory stimuli as stress to cause behavioral disturbance remain unknown. Using whole-brain imaging of Arc-dVenus neuronal response reporter mice and machine learning analysis, here we unbiasedly demonstrated different patterns of contribution of widely distributed brain regions to neural responses to acute and chronic social defeat stress (SDS). Among these brain regions, multiple sensory cortices, especially the piriform (olfactory) cortex, primarily contributed to classifying neural responses to chronic SDS. Indeed, SDS-induced activation of the piriform cortex was augmented with repetition of SDS, accompanied by impaired odor discrimination. Axonal tracing and chemogenetic manipulation showed that excitatory neurons in the piriform cortex directly project to the lateral septum and activate it in response to chronic SDS, thereby inducing behavioral disturbance. These results pave the way for identifying a spatially defined sequence of neural consequences of stress and the roles of sensory pathways in perceiving chronic stress in mental illness pathology.