Abstract Given their ancient evolutionary origins, eukaryotic mitochondria possess multiple vestiges of their prokaryotic ancestors. One such factor is the N-terminal formylation of proteins encoded by mitochondrial DNA. N-formylated proteins are also released by bacteria and trigger activation of immune cells such as neutrophils. Growing evidence indicate that circulating levels of mitochondrial formyl proteins are elevated in the serum of patients with excessive inflammatory responses and trigger neutrophil activation like their bacterial counterparts. However, the cellular source of these proteins, and the mechanism by which they are released into the circulation is not known. In this study, we have identified vascular endothelial cells as a source of mitophagy induced release of formyl proteins in response to inflammatory mediators in vitro. Mechanistically, endothelial mitophagy required activation of the Pink1 pathway. Using liposomal delivery of sgRNA targeting Pink1 in mice expressing endothelial-specific Cas9, we developed a mouse model in which Pink1 is specifically depleted in the endothelium. Deletion of endothelial Pink1 was remarkably protective in endotoxin-induced lung inflammation, resulting in reduced neutrophil infiltration and significantly reduced death in mice. We thus propose that endothelial cells upregulate pro-inflammatory mitophagy in response to inflammation, leading to release of mitochondrial formyl peptides and detrimental neutrophil recruitment into the lung.

Virtual screening (VS) has been incorporated into the paradigm of modern drug discovery. This field is now undergoing a new wave of revolution driven by artificial intelligence and more specifically, machine learning (ML). In terms of those out-of-the-box datasets for model training or benchmarking, their data volume and applicability domain are limited. They are suffering from the biases constantly reported in the ML application. To address these issues, we present a novel benchmark named MUBDsyn. The utilization of synthetic decoys (i.e., presumed inactives) is the main feature of MUBDsyn, where deep reinforcement learning was leveraged for bias control during decoy generation. Then, we carried out extensive validations on this new benchmark. First, we confirmed that MUBDsyn was superior to the classical benchmarks in control of domain bias, artificial enrichment bias and analogue bias. Moreover, we found that the assessment of ML models based on MUBDsyn was less biased as revealed by the analysis of asymmetric validation embedding bias. In addition, MUBDsyn showed better setting of benchmarking challenge for deep learning models compared with NRLiSt-BDB. Overall, we have proven that MUBDsyn is the close-to-ideal benchmark for VS. The computational tool is publicly available for the easy extension of MUBDsyn.

Abstract MicroRNAs (miRNAs) are involved in the regulation of multiple cellular pathways and play a key role in the development and progression of tumor. Based on the cellular function of their targets, miRNAs play the role of oncogenes or tumor suppressor genes. Multiple studies have shown that abnormal expression of miRNAs has close relation with the incidence of HCC, but the mechanism of miRNAs in HCC still needs further research. In the present study, we showed that the overexpression of miR-224 can reduce the mRNA and protein expression of ADAM17 and HOXA5, the silencing of miR-224 can increase the protein expression of ADAM17 and HOXA5. Dual luciferase reporter assays showed that miR-224 can directly regulate the expression of ADAM17 and HOXA5. Importantly, we found that miR-224 positively regulates cell migration and invasion in HCC, miR-224 overexpression can promote the migration and invasion of BEL-7402 cell, and miR-224 silencing can suppress the migration and invasion of BEL-7402 cell. miR-224 overexpression can result in the redistribution of cell cycle, the cell percentage of S phase was increased significantly, the cell percentage of G1 phase was decreased significantly, and there is no noticeable change for the cell percentage of G2 phase. These results demonstrated that it may be exert the function of oncogenes in a particular link of cancer cell growth. In conclusion, these results suggest that miR-224 will become a promising biological target in the treatment strategy of hepatocellular carcinoma (HCC).

Abstract Aryloxyphenoxypropionate herbicides have the characteristics of high efficiency, low toxicity, and safety to subsequent crops, and occupy an important position in the world herbicide market. Cyhalofop-butyl and quizalofop-p-ethyl are two representative herbicides, which are widely used in weed control. However, there is limited information on their combined toxicity to aquatic organisms. In this study, the developmental toxicity of cyhalofop-butyl and quizalofop-p-ethyl exposure in combination on zebrafish embryos was valuated to better understand the interaction between the that. The 96 h-LC 50 (50% lethal concentration) of cyhalofop-butyl and quizalofop-p-ethyl on zebrafish embryos were 0.637 mg·L −1 and 0.248 mg·L −1 , respectively. The combined effect of cyhalofop-butyl and quizalofop-p-ethyl was an antagonistic effect, and the 96 h-LC 50 of zebrafish embryos was 1.043 mg·L −1 . Morphologically distinct pericardial edema and yolk cysts were observed after combined exposure, with significant effects on body length and heart rate in zebrafish embryos. At the same time, the mRNA levels of gene related to apoptosis and cardiac development also changed significantly. Therefore, we speculate that changes in genes related to apoptosis and cardiac development should be responsible for the abnormal development during embryonic development following co-exposure of cyhalofop-butyl and quizalofop-p-ethyl. Highlights Combined exposure caused deformities in zebrafish. Combined exposure caused apoptosis in zebrafish. Combined exposure altered the expression of apoptosis and cardiac-related genes in zebrafish.

Abstract Stiffness and actomyosin contractility are intrinsic mechanical properties of animal cells required for the shaping of tissues. However, whether tissue stem cells (SCs) and progenitors located within SC niche have different mechanical properties that govern their size and functions remains unclear. We show that hair follicle SCs in the bulge are stiff with high actomyosin contractility and resistant to size change, whereas hair germ (HG) progenitors are soft and periodically enlarge and contract during quiescence. During activation, HGs reduce contraction and more frequently enlarge, a process that is associated with weakening of the actomyosin network, nuclear YAP accumulation and cell cycle re-entry. Induction of miR-205, a novel regulator of the actomyosin cytoskeleton, reduces actin contractility, decreases the stiffness of the bulge and HG, and activates hair regeneration in young and old mice. This study reveals the control of tissue SC size and activities by spatiotemporally compartmentalized mechanical properties and demonstrates the possibility to stimulate tissue regeneration by fine-tuning cell mechanics.

ULK1-ATG13 is the most upstream autophagy initiation complex that is phosphorylated by mTORC1 and AMPK to induce autophagy in asynchronous conditions. However, the phospho-regulation and function of ULK1-ATG13 in mitosis and cell cycle remains unknown. Here we show that ULK1-ATG13 complex is differentially regulated throughout the cell cycle. Notably, in mitosis, both ULK1 and ATG13 are highly phosphorylated by CDK1/cyclin B, the key cell cycle machinery. Combining mass spectrometry and site-directed mutagenesis, we found that CDK1-induced ULK1-ATG13 phosphorylation positively regulates mitotic autophagy and Taxol chemosensitivity, and some phosphorylation sites occur in cancer patients. Moreover, double knockout of ULK1 and ATG13 could block cell cycle progression and significantly decrease cancer cell proliferation in cell line and mouse models. Our results not only bridge the mutual regulation between the core machineries of autophagy and mitosis, illustrate the mitotic autophagy regulation mechanism, but also provide ULK1-ATG13 as potential targets for cancer therapy.

Discovery of small-molecule antibiotics with novel chemotypes serves as one of the essential strategies to address antibiotic resistance. Although a considerable number of computational tools committed to molecular design have been reported, there is a deficit in the holistic and efficient tool specifically developed for small-molecule antibiotic discovery. To address this issue, we report AutoMolDesigner, a computational modeling software dedicated to small-molecule antibiotic design. It is a generalized framework comprising two functional modules, i.e., generative deep learning-enabled molecular generation and automated machine learning based-antibacterial activity/property prediction, wherein individually trained models and curated datasets are out-of-the-box for whole cell-based antibiotic screening and design. It is open-source thus allows for the incorporation of new features for flexible use. Unlike most software programs based on Linux and command lines, this application equipped with Qt-based graphical user interface can be run on personal computers with multiple operating systems, making it much easier to use for experimental scientists. The software and related materials are freely available at GitHub (https://github.com/taoshen99/AutoMolDesigner) and Zenodo (https://zenodo.org/record/8366085).

TLR4 signaling in endothelial cells (ECs) induces vascular injury by disrupting the endothelial junctional barrier. However, it is not known whether TLR4 signaling can also promote endothelial barrier repair after vascular injury. Here we addressed the role of TAK1 activation downstream of TLR4 in the mechanism of vascular integrity. In inducible EC-restricted TAK1 knockout (TAK1i∆EC) mice, the endothelial barrier was compromised. Blocking TAK1 activity caused spontaneous loss of the endothelial barrier. Importantly, TAK1 inactivated GSK3β via AKT to prevent β-catenin downregulation. We observed in ECs of GSK3βi∆EC mice an increase in β-catenin transfer to the nucleus to form a complex with transcription factor FoxO1, thus repressing the expression of the tight junction protein claudin-5 and causing vascular leak. Strikingly, in TAK1i∆EC mice, FoxO1 expression was dramatically increased while expression of AKT was suppressed, and in vivo inhibition of FoxO1 prevented sepsis-induced lung vascular leak in GSK3βi∆EC and TAK1i∆EC mice. Further, EC-restricted deletion of FoxO1 in mice suppressed sepsis-induced lung vascular leak and mortality. Our findings point to the potential of targeting the TAK1-AKT-GSK3β-FoxO1 axis as a therapeutic approach to treat uncontrolled lung vascular leak in sepsis.