Abstract Bacterial degradation of organosulfonates plays an important role in sulfur recycling, and has been extensively studied. However, this process in anaerobic bacteria especially gut bacteria is little known despite of its potential significant impact on human health with the production of toxic H 2 S. Here, we describe the structural and biochemical characterization of an oxygen-sensitive enzyme that catalyzes the radical-mediated C-S bond cleavage of isethionate to form sulfite and acetaldehyde. We demonstrate its involvement in pathways that enables C2 sulfonates to be used as terminal electron acceptors for anaerobic respiration in sulfate- and sulfite-reducing bacteria. Furthermore, it plays a key role in converting bile salt-derived taurine into H 2 S in the disease-associated gut bacterium Bilophila wadsworthia . The enzymes and transporters in these anaerobic pathways expand our understanding of microbial sulfur metabolism, and help deciphering the complex web of microbial pathways involved in the transformation of sulfur compounds in the gut.

Summary Excitotoxicity, a neuronal death process in neurological disorders, is initiated by over-stimulation of neuronal ionotropic glutamate receptors. The over-stimulated receptors dysregulate proteases, protein kinases and phosphatases, which in turn modify target neuronal proteins to induce cell death. To decipher this cell death mechanism, we used quantitative proteomics, phosphoproteomics and N-terminomics to identify modified proteins in excitotoxic neurons. Data, available in ProteomeXchange (identifiers: PXD019527 and PXD019211), enabled us to identify over one thousand such proteins with calpains, cathepsins and over twenty protein kinases as their major modifiers. These protein modification events can potentially perturb signalling pathways governing cell survival, synaptogenesis, axonal guidance and mRNA processing. Importantly, blocking the modification of Src protein kinase, a signalling hub in excitotoxic neurons, protected against neuronal loss in vivo in a rat model of neurotoxicity. Besides offering new insights into excitotoxic neuronal death mechanism, our findings suggest potential neuroprotective therapeutic targets for treating neurological disorders. Graphical abstract Highlights Multi-dimensional proteomic analysis identified proteins modified by proteolysis and altered phosphorylation in neurons undergoing excitotoxic cell death. Calpains, cathepsins and over twenty protein kinases are major modifiers of these proteins. These protein modification events are predicted to impact cell survival, axonal guidance, synaptogenesis and mRNA processing. Blocking modification of an identified protein Src, which acts as a major signalling hub in neurons, was protective against excitotoxic injury in vivo . In Brief Using multidimensional proteomic approaches, Ameen, et al . mapped the changes of proteome, phosphoproteome and N-terminome of cultured primary neurons during excitotoxicity, a crucial neuronal death process in neurological disorders. These proteomic changes document new excitotoxicity-associated molecular events, and offer insights into how these events are organized to induce neuronal death. Potential therapeutic relevance of these molecular events is illustrated by the demonstration that in vivo blockade of one of these events could protect against excitotoxic neuronal loss.

Abstract Excitotoxicity is a neuronal death process initiated by over-stimulation of ionotropic glutamate receptors. Although dysregulation of proteolytic signaling networks is critical for excitotoxicity, the identity of affected proteins and mechanisms by which they induce neuronal cell death remain unclear. To address this, we used quantitative N-terminomics to identify proteins modified by proteolysis in neurons undergoing excitotoxic cell death. We found that most proteolytically processed proteins in excitotoxic neurons are likely substrates of calpains, including key synaptic regulatory proteins such as CRMP2, doublecortin-like kinase I, Src tyrosine kinase and calmodulin-dependent protein kinase IIβ (CaMKIIβ). Critically, calpain-catalyzed proteolytic processing of these proteins generates stable truncated fragments with altered activities that potentially contribute to neuronal death by perturbation of synaptic organization and function. Blocking calpain-mediated proteolysis of one of these proteins, Src protected against neuronal loss in a rat model of neurotoxicity. Extrapolation of our N-terminomic results led to the discovery that CaMKIIα, an isoform of CaMKIIβ undergoes differential processing in mouse brains under physiological conditions and during ischemic stroke. In summary, our findings inform excitotoxic neuronal death mechanism and suggest potential therapeutic strategies for neuroprotection. In Brief Ameen, et al. used a proteomic method called N-terminomics to identify proteolytic events occurring in neurons during excitotoxicity. They found that most proteolytic processing is mediated by calpains, resulting in the generation of stable truncated fragments with the potential to induce synaptic dysfunction and loss, eventually leading to neuronal death. They further showed that some of these proteolytic processed proteins, such as the protein kinases Src and CaMKII, are potential targets for neuroprotection. Highlights Identification of over 300 neuronal proteins cleaved by calpains to form stable truncated fragments during excitotoxicity. The calpain cleavage sites of these proteins unveil for the first time the preferred cleavage sequences of calpains in neurons. These pathological proteolytic events potentially induce synaptic dysfunction and loss, which likely contribute to excitotoxic neuronal death. Some of the neuronal proteins proteolyzed by calpains are potential targets of neuroprotection. Graphical abstract: Pathological proteolytic events in neurons during excitotoxicity unveiled by N-terminomic analyses (A) N-terminomic and global proteomic analyses identified neo-N-terminal sites and neuronal proteins undergoing significant abundance changes during excitotoxicity. (B) Informatic analysis of the proteomic results predicted (i) the preferred sequences of proteolytic processing of neuronal proteins catalyzed by calpains during excitotoxicity and (ii) perturbation of synaptic organization and functions as the major consequence of calpain-mediated proteolytic events. (C) Validation of these predictions and further experimentations unveiled: (i) calpain-mediated cleavage of proteins associated with synaptic damage in excitotoxic neurons, (ii) a new mechanism of dysregulation of CaMKIIα and CaMKIIβ, which are key protein kinases governing synaptic dysfunctions and excitotoxic neuronal death and (iii) potential therapeutic targets such as the protein kinases Src and CaMKII for neuroprotection One Sentence Summary Proteolytic events in neurons during excitotoxicity inform neuronal death mechanism and potential therapeutic strategies for neuroprotection.

Al-Zn alloys exhibited lower reaction temperature and micro-explosion phenomenon when compared to Al which benefited from the low melting point and boiling point of Zn. To further improve the energetic performance of Al-Zn alloys, Mg with low reaction temperature was originally incorporated into Al-Zn alloys via centrifugal atomization. The addition of Mg results in the production of Mg32(Al,Zn)49 with the low melting point and stepwise oxidation, which can effectively improve the reactivity and combustion. The results show that the prepared Al-Zn-Mg alloys display uniform particle size distribution, regular morphology, and excellent sphericity, which are composed of α-Al and Mg32(Al,Zn)49 compounds. The initiation oxidation temperature of AlZn10Mg5 and AlZn10Mg10 alloy powders is lower than that of AlZn10 alloy powders, and the oxidation efficiency is higher than that of AlZn10 alloys, which may be attributed to the oxidation of Mg32(Al,Zn)49. Adding Mg to the AlZn10 alloy significantly increases the peak pressure and pressurization rate during combustion. In the meanwhile, Al-Zn-Mg alloys burn faster, more intensely, and more completely when compared to AlZn10 alloys. The combustion of the spherical AlZn10Mg10 alloy powders is the most intense visually. It can be ascribed that during the combustion, a large amount of melt and gas breaks through the oxide layer, increasing the contact intimacy between oxygen and the alloy, which can significantly shorten the combustion time. In summary, the spherical AlZn10Mg5 and AlZn10Mg10 alloy powders prepared in this study show promising applications in fuels with high reactivity and better combustion performance.

As a universal casting Mg-RE alloy, Mg-6Gd-3Y-Zr (GW63K, wt.%) alloy exhibits superior strength-ductility synergy and holds significant potential for engineering applications. In this study, the GW63K alloy is produced using the laser powder bed fusion (LPBF) additive manufacturing (AM) process for the first time. The printability, microstructure characteristics, and post-heat treatment conditions of the GW63K alloy are systematically investigated. The as-built GW63K samples demonstrate high relative densities exceeding 99.6% and exhibit no macroscopic and microscopic cracking across a wide range of process parameters, indicating excellent printability. An exceptional heterogeneous microstructure is observed in the as-built GW63K alloy, comprising coarse columnar grains, fine equiaxed grains with an average grain size of 21.72 µm, uniformly distributed nano-sized Mg24(Gd,Y)5 secondary phase, and numerous dislocations. Consequently, the as-built GW63K alloy displays enhanced tensile strengths and ductility compared to the as-cast alloy, with yield strength (YS), ultimate tensile strength (UTS) and elongation (EL) values of 218 ± 4 MPa, 284 ± 5 MPa and 11.9 ± 1.6% respectively. Additionally, due to the absence of coarse micron-sized secondary phase, a specific direct aging (T5) heat treatment regime at 200 °C for 128 h is optimized for the as-built GW63K alloy to introduce dense and dispersed β' aging precipitates. This T5 treatment surpasses the conventional solution plus aging (T6) heat treatment in enhancing mechanical properties. The LPBF-T5 GW63K alloy exhibits YS, UTS and EL values of 293 ± 6 MPa, 359 ± 4 MPa and 2.9 ± 0.7%, respectively. Notably, the YS of the LPBF-T5 alloy represents the highest value for the GW63K alloy, even surpassing that of the extrusion-T5 alloy. This study indicates that the GW63K alloy is a highly promising material for manufacturing near-net-shape high-strength Mg alloy components with intricate geometries using LPBF.

In this study, to improve the reactivity Mg, which is a frequently used fuel, Li was incorporated into it. Mg-Li alloys with 3 and 5 wt. % Li, prepared via centrifugal atomization, displayed a high degree of sphericity and consisted of αMg. Thermal behaviors indicated that the initiation oxidization temperature of Mg-Li powders was ~170–200°C lower than that of pure Mg, owing to the lower melting point of soluble Li than that of Mg. Li passes through oxide shells and initiates the oxidization of metals in the core. The apparent activation energy of Mg decreased significantly from ~361.2 kJ/mol to ~141.1 kJ/mol with the incorporation of Li. For combustion in air, the Li content should be 5 wt. % to achieve increased combustion intensity compared to Mg powders. When Mg-Li alloys and Mg powders were composited with polytetrafluorethylene (PTFE) serving as an oxidizer, the burn rates of MgLi3/PTFE and MgLi5/PTFE were ~7.1 and 12.1 m/s, respectively, which were ~1.8 and 6.8 m/s higher than that of Mg/PTFE. The flame temperature of Mg-Li/PTFE (~1537–1552℃) of 3–5 µm was slightly lower than that of Mg/PTFE (~1637℃). Therefore, the prepared Mg-Li alloys are promising candidates for use as fuels for energetic materials.

Abstract Addressing the challenge of balancing rapid degradation and insufficient bio‐regenerative capabilities in biodegradable magnesium (Mg) alloys for bone repair is a significant endeavor. In this study, the influence of Scandium (Sc) content on the microstructure, strength, degradation, cytotoxicity, angiogenesis, and osteogenesis of Mg‐4Yttrium(Y)‐xSc alloy system is investigated, and a novel alloy Mg‐4Y‐2.25Sc (wt.%) that significantly inhibits degradation and promotes bone regeneration is successfully developed. This achievement is contributed to the combination of the alloying and high‐temperature oxidation (HTO) treatment, guided by a thermodynamic calculation model. The performance of the alloy notably surpasses that of the widely used biodegradable WE43 alloy. At the microstructural level, a thin and dense protective film of Y 2 O 3 /Sc 2 O 3 is introduced to form a passivation effect. The synergetic release of Mg and Sc ions significantly promotes angiogenesis and osteogenesis. In vivo results verify that Mg‐4Y‐2.25Sc implants promote osseointegration of implants during the bone healing cycle. In summary, the alloying system treated by HTO effectively modulates the degradation rate of Mg alloys without complex surface modification, providing a promising bone‐repairing material for successful implantation.