Abstract Hevin is a secreted extracellular matrix protein that is encoded by SPARCL1 gene. Recent studies show that Hevin plays an important role in regulating synaptogenesis and synaptic plasticity. Mutations in SPARCL1 gene increase the risk of autism spectrum disorder (ASD). However, the molecular basis of how mutations in SPARCL1 increase the risk of ASD has not been fully understood. In this study, we show that one of SPARCL1 mutations associated with ASD impairs normal Hevin secretion. We identified Hevin mutants lacking the EF-hand motif through analyzing ASD-related mice with vulnerable spliceosome functions. Hevin deletion mutants accumulate in the ER, leading to the activation of unfolded protein responses. We also found that a single amino acid substitution of Trp 647 with Arg in the EF-hand motif associated with a familial case of ASD causes a similar phenotype with the EF-hand deletion mutant. Importantly, molecular dynamics (MD) simulation revealed that this single amino acid substitution triggers exposure of hydrophobic amino acid to the surface, increasing the binding of Hevin with a molecular chaperon, BIP. Taken together, these data suggest that the integrity of EF-hand motif in Hevin is crucial for proper folding and ASD-related mutation impairs an export of Hevin from the endoplasmic reticulum (ER). Our data provide a novel mechanism linking a point mutation in SPARCL1 gene to the molecular and cellular characteristics involved in ASD.

Abstract The adolescent social experience is essential for the maturation of the prefrontal cortex in mammalian species. However, it still needs to be determined which cortical circuits mature with such experience and how it shapes adult social behaviors in a sex-specific manner. Here, we examined social approaching behaviors in male and female mice after post-weaning social isolation (PWSI), which deprives social experience during adolescence. We found that the PWSI, particularly isolation during late adolescence, caused an abnormal increase in social approaches (hypersociability) only in female mice. We further found that the PWSI female mice showed reduced parvalbumin (PV) expression in the left orbitofrontal cortex (OFC L ). When we measured neural activity in the female OFC L , a substantial number of neurons showed higher activity when mice sniffed other mice (social sniffing) than when they sniffed an object (object sniffing). Interestingly, the PWSI significantly reduced both the number of activated neurons and the activity level during social sniffing in female mice. Similarly, the CRISPR/Cas9-mediated knock-down of PV in the OFC L during late adolescence enhanced sociability and reduced the social sniffing-induced activity in adult female mice via decreased excitability of PV + neurons and reduced synaptic inhibition in the OFC L . Moreover, optogenetic activation of excitatory neurons or optogenetic inhibition of PV + neurons in the OFC L enhanced sociability in female mice. Our data demonstrate that the adolescent social experience is critical for the maturation of PV + inhibitory circuits in the OFC L ; this maturation shapes female social behavior via enhancing social representation in the OFC L . Significance Statement Adolescent social isolation often changes adult social behaviors in mammals. Yet, we do not fully understand the sex-specific effects of social isolation and the brain areas and circuits that mediate such changes. Here, we found that adolescent social isolation causes three abnormal phenotypes in female but not male mice: hypersociability, decreased PV + neurons in the OFC L , and decreased socially evoked activity in the OFC L . Moreover, PV deletion in the OFC L in vivo caused the same phenotypes in female mice by increasing excitation compared with inhibition within the OFC L . Our data suggest that adolescent social experience is required for PV maturation in the OFC L , which is critical for evoking OFC L activity that shapes social behaviors in female mice.

Among the flowering plants, the gametophyte development and reproductive biology of orchids is particularly poorly understood. Cypripedium japonicum is a perennial herb, native to East Asia. Due to its limited distribution, the species is included in the Endangered category of the IUCN Red List. Light microscopy and SEM methods were used to study the development of the gametes and embryo. The complete reproductive cycle was developed based on our observations. Anther development begins under the soil and meiosis of pollen cells begins 3 weeks before anthesis, possibly during early April. The megaspore mother cells develop just after pollination in early May and mature in mid-late June. The pattern of embryo sac formation is bisporic and there are six nuclei. Triple fertilization results in the endosperm nucleus. A globular embryo is formed after multiple cell division and 9 weeks after pollination the entire embryo sac is occupied by embryo. Overall comparisons of the features of gametophyte and embryo development in C. japonicum suggest that previous reports on the embryology of Cypripedium are not sufficient to characterize the entire genus. Based on the available information a reproductive calendar showing the key reproductive events leading to embryo formation has been prepared.

ABSTRACT In animals that exhibit stereoscopic visual responses, the axons of retinal ganglion cells (RGCs) connect to brain areas bilaterally by forming a commissure called the optic chiasm (OC). Ventral anterior homeobox 1 (Vax1) contributes to formation of the OC, acting endogenously in optic pathway cells and exogenously in growing RGC axons. Here, we generated Vax1 AA/AA mice expressing the Vax1 AA mutant, which is selectively incapable of intercellular transfer. We found that RGC axons cannot take up Vax1 AA protein from Vax1 AA/AA mouse optic stalk (OS) cells, of which maturation is delayed, and fail to access the midline. Consequently, RGC axons of Vax1 AA/AA mice connect exclusively to ipsilateral brain areas, resulting in the loss of stereoscopic vision and the inversed oculomotor responses. Together, our study provides physiological evidence for the necessity of intercellular transfer of Vax1 and the importance of the OC in binocular visual responses.

ABSTRACT Objective The endocrine pancreatic β-cells play a pivotal role in the maintenance of whole-body glucose homeostasis and its dysregulation is a consistent feature in all forms of diabetes. However, knowledge of intracellular regulators that modulate β-cell function remains incomplete. We investigated the physiological role of ROCK1 in the regulation of insulin secretion and glucose homoeostasis. Methods Mice lacking ROCK1 in pancreatic β-cells (RIP-Cre; ROCK1 loxP/loxP , β-ROCK1 -/- ) were studied. Glucose and insulin tolerance tests as well as glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) were measured. Insulin secretion response to a direct glucose or pyruvate or pyruvate kinase (PK) activator stimulation in isolated islets from β-ROCK1 -/- mice or β-cell lines with knockdown of ROCK1 were also evaluated. Proximity ligation assay was performed to determine the physical interactions between PK and ROCK1. Results Mice with a deficiency of ROCK1 in pancreatic β-cells exhibited significantly increased blood glucose levels and reduced serum insulin without changes in body weight. Interestingly, β-ROCK1 -/- mice displayed progressive impairment of glucose tolerance while maintaining insulin sensitivity mostly due to impaired GSIS. Consistently, GSIS was markedly decreased in ROCK1-deficient islets and ROCK1 knockdown INS-1 cells. Concurrently, ROCK1 blockade led to a significant decrease in intracellular calcium levels, ATP levels, and oxygen consumption rates in isolated islets and INS-1 cells. Treatment of ROCK1-deficient islets or ROCK1 knockdown β-cells either with pyruvate or a PK activator rescued the impaired GSIS. Mechanistically, we observed that ROCK1 binding to PK is greatly enhanced by glucose stimulation in β-cells. Conclusions Our findings demonstrate that β-cell ROCK1 is essential for glucose-stimulated insulin secretion and maintenance of glucose homeostasis and that ROCK1 acts as an upstream regulator of glycolytic pyruvate kinase signaling.

As a predominant plant protein and oil source for both food and feed, soybean is unique in that both domesticated and wild types are predominantly selfing. Here we present a genome-wide variation map of 781 soybean accessions that include 418 domesticated (Glycine max) and 345 wild (Glycine soja) accessions and 18 of their natural hybrids. We identified 10.5 million single nucleotide polymorphisms and 5.7 million small indels that contribute to within- and between-population variations. We describe improved detection of domestication-selective sweeps and drastic reduction of overall deleterious alleles in domesticated soybean relative to wild soybean in contrast to the cost of domestication hypothesis. This resource enables the marker density of existing data sets to be increased to improve the resolution of association studies.

ABSTRACT The midbodysome (MBsome), a secreted remnant of midbody during cell division, is now known to play a key role in cytokinesis. It was thought that the MBsome is either released into the extracellular space or autophagically degraded by one of its daughter cells. However, recent studies have revealed that MBsomes can be maintained by cells even after cell division is complete, and that they accumulate in the cytoplasm and regulate cell proliferation and survival through integrin and epidermal growth factor receptor-dependent pathways. Here, we examined the ability of MBsomes to act as carriers of mRNAs, a novel function that has not been studied. We found that MBsomes isolated from human lung cancer and stem cells via sucrose cushion ultracentrifugation were 300–400 nm in size and stable for up to 4 days when stored at 4°C. In addition, we confirmed successful expression of the EGFP protein following incubation of the isolated MBsomes with the EGFP mRNA at room temperature. These results suggest that MBsomes have the potential to serve as mRNA carriers and therapeutic agents capable of delivering a gene-of-interest.