The host gut microbiota varies across species and individuals but is relatively stable over time within an individual. How the host selectively shapes the microbiota is largely unclear. Here, we show that fecal microRNA (miRNA)-mediated inter-species gene regulation facilitates host control of the gut microbiota. miRNAs are abundant in mouse and human fecal samples and present within extracellular vesicles. Cell-specific loss of the miRNA-processing enzyme, Dicer, identified intestinal epithelial cells (IEC) and Hopx-positive cells as predominant fecal miRNA sources. These miRNAs can enter bacteria, such as F. nucleatum and E. coli, specifically regulate bacterial gene transcripts, and affect bacterial growth. IEC-miRNA-deficient (Dicer1ΔIEC) mice exhibit uncontrolled gut microbiota and exacerbated colitis, and WT fecal miRNA transplantation restores fecal microbes and ameliorates colitis. These findings identify both a physiologic role by which fecal miRNA shapes the gut microbiota and a potential strategy for manipulating the microbiome.

Tumor-released RNA may mediate intercellular communication and serve as biomarkers. Here we develop a protocol enabling quantitative, minimally biased analysis of extracellular RNAs (exRNAs) associated with microvesicles, exosomes (collectively called EVs), and ribonucleoproteins (RNPs). The exRNA complexes isolated from patient-derived glioma stem-like cultures exhibit distinct compositions, with microvesicles most closely reflecting cellular transcriptome. exRNA is enriched in small ncRNAs, such as miRNAs in exosomes, and precisely processed tRNA and Y RNA fragments in EVs and exRNPs. EV-enclosed mRNAs are mostly fragmented, and UTRs enriched; nevertheless, some full-length mRNAs are present. Overall, there is less than one copy of non-rRNA per EV. Our results suggest that massive EV/exRNA uptake would be required to ensure functional impact of transferred RNA on brain recipient cells and predict the most impactful miRNAs in such conditions. This study also provides a catalog of diverse exRNAs useful for biomarker discovery and validates its feasibility on cerebrospinal fluid.

SUMMARY MicroRNAs (miRNAs) are short RNAs that regulate fundamental biological processes. miR-132, a key miRNA with established functions in Tau homeostasis and neuroprotection, is consistently downregulated in Alzheimer’s disease (AD) and other tauopathies. miR-132 overexpression rescues neurodegenerative phenotypes in several AD models. To complement research on miRNA-mimicking oligonucleotides targeting the central nervous system, we developed a high-throughput-screen coupled high-throughput-sequencing (HTS-HTS) in human induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived neurons to identify small molecule inducers of miR-132. We discovered that cardiac glycosides, which are canonical sodium-potassium ATPase inhibitors, selectively upregulated miR-132 in the sub-μM range. Coordinately, cardiac glycoside treatment downregulated total and phosphorylated Tau in rodent and human neurons and protected against toxicity by glutamate, N-methyl-D-aspartate, rotenone, and Aβ oligomers. In conclusion, we identified small-molecule drugs that upregulated the neuroprotective miR-132 and ameliorated neurodegenerative phenotypes. Our dataset also represents a comprehensive resource for discovering small molecules that modulate specific miRNAs for therapeutic purposes.

MicroRNAs (miRNA) regulate fundamental biological processes, including neuronal plasticity, stress response, and survival. Here we describe a neuroprotective function of miR-132, the miRNA most significantly down-regulated in Alzheimer s disease. miR-132 protects mouse and human wild-type neurons and more vulnerable Tau-mutant primary neurons against amyloid β peptide (Aβ) and glutamate excitotoxicity. It lowers the levels of total, phosphorylated, acetylated, and cleaved forms of Tau implicated in tauopathies, promotes neurite elongation and branching, and reduces neuronal death. Similarly, miR-132 attenuates PHF Tau pathology and neurodegeneration and enhances long-term potentiation in the P301S Tau transgenic mice. The neuroprotective effects are mediated by direct regulation of the Tau modifiers acetyltransferase EP300, kinase GSK3 β, RNA-binding protein Rbfox1, and proteases Calpain 2 and Caspases 3/7. These data suggest miR-132 as a master regulator of neuronal health and indicate that miR-132 supplementation could be of therapeutic benefit for the treatment of Tau associated neurodegenerative disorders.

ABSTRACT miRNAs are regulatory transcripts established as repressors of mRNA stability and translation. Here we demonstrate that a key onco-miRNA, miR-10b, binds to U6 snRNA, a core component of the spliceosomal machinery. We provide evidence of direct binding between miR-10b and U6, in situ visualizations of miR-10b and U6 co-localization in glioma cells and patient-derived tumor tissues, and biochemical co-isolation of miR-10b with the components of the spliceosome. We further demonstrate that miR-10b modulates U6 N-6-adenosine methylation and pseudouridylation, U6 binding to splicing factors SART3 and PRPF8, and regulates U6 stability, conformation, and levels. These effects on U6 result in splicing alterations, illustrated by the altered ratio of the isoforms of a small GTPase CDC42, reduced overall CDC42 levels, and downstream CDC42 -mediated effects on cell viability. We, therefore, present an unexpected intersection of the miRNA and splicing machineries and a new nuclear function for a major cancer-associated miRNA.

To evaluate the 1-year postoperative efficacy and nutritional indicators of single-anastomosis duodeno-ileal bypass with sleeve gastrectomy (SADI-S) in obese patients.