The metabolic changes controlling the stepwise differentiation of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) to mature erythrocytes are poorly understood. Here, we show that HSPC development to an erythroid-committed proerythroblast results in augmented glutaminolysis, generating alpha-ketoglutarate (αKG) and driving mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS). However, sequential late-stage erythropoiesis is dependent on decreasing αKG-driven OXPHOS, and we find that isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) plays a central role in this process. IDH1 downregulation augments mitochondrial oxidation of αKG and inhibits reticulocyte generation. Furthermore, IDH1 knockdown results in the generation of multinucleated erythroblasts, a morphological abnormality characteristic of myelodysplastic syndrome and congenital dyserythropoietic anemia. We identify vitamin C homeostasis as a critical regulator of ineffective erythropoiesis; oxidized ascorbate increases mitochondrial superoxide and significantly exacerbates the abnormal erythroblast phenotype of IDH1-downregulated progenitors, whereas vitamin C, scavenging reactive oxygen species (ROS) and reprogramming mitochondrial metabolism, rescues erythropoiesis. Thus, an IDH1-vitamin C crosstalk controls terminal steps of human erythroid differentiation.

Despite effective clinical use, the mechanistic bases for the regulation of human erythropoiesis by glucocorticoids remain poorly understood. Here, we employed an erythroid culture system to differentiate primary human CD34+ cells isolated from control peripheral blood, cord blood and patients with Diamond Blackfan anemia (DBA), as model of an erythropoietic disorder treated with glucocorticoids. We found that the response to Dexamethasone is dependent on the developmental origin of the source of CD34+ cells, specifically increasing the expansion of CD34+ cells from peripheral blood but not cord blood. We also demonstrated that Dex treatment leads to the expansion of a novel immature colony-forming unit-erythroid (CFU-E) population in peripheral blood which is uniquely responsible for the proliferative effects observed during human adult erythropoiesis. Dex treatment of peripheral blood CFU-E cells also induced p57Kip2 expression while patients with DBA resistant to steroids had altered p57Kip2 expression that did not increase with Dex. Furthermore, shRNA knockdown of p57Kip2 reduced proliferation and abrogated the effects of Dex. Finally, proteomics of Dex-treated CFU-E from peripheral blood and cord blood additionally revealed novel Dex targets in the erythroid system. Altogether, these results provide novel insights into the regulation of human erythropoiesis by glucocorticoids.

The metabolic changes controlling the step-wise differentiation of human stem and progenitor cells (HSPC) to mature erythrocytes are poorly understood. Here, we show that HSPC development to an erythroid-committed proerythroblast results in augmented glutaminolysis, generating alpha-ketoglutarate (αKG) and driving mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS). However, sequential late-stage erythropoiesis is dependent on decreasing αKG-driven OXPHOS, and we find that isocitrate dehydrogenase (IDH1) plays a central role in this process. IDH1 downregulation augmented mitochondrial oxidation of αKG and inhibited reticulocyte generation. Furthermore, IDH1-knockdown resulted in the generation of multinucleated erythroblasts, a morphological abnormality characteristic of myelodysplastic syndrome and congenital dyserythropoietic anemia. We identify vitamin C homeostasis as a critical regulator of ineffective erythropoiesis –– oxidized ascorbate increased mitochondrial superoxide and significantly exacerbated the abnormal erythroblast phenotype of IDH1-downregulated progenitors whereas vitamin C, scavenging reactive oxygen species and reprogramming mitochondrial metabolism, rescued erythropoiesis. Thus, an IDH1-vitamin C crosstalk controls terminal steps of human erythroid differentiation.

This study aims to illustrate epidemiology of comorbid CVD in the real-world clinical setting of patients with psoriasis in China. We used data of adult patients with psoriasis who were registered in the register of China National Clinical Center for Skin and Immune Diseases between August 2020 and September 2021. Psoriasis was clinically diagnosed following the national guidelines. Univariate and multivariate logistic regression models were used to examine the factors associated with comorbid CVD in patients with psoriasis. Of the 11,560 psoriasis patients (age ≥ 18 years, mean age 41.87 years, 64.88% males), 236 were ascertained with CVD, with the overall prevalence being 2.62%. Multivariate logistic regression analysis suggested that the odds ratio (95% confidence interval) of CVD in psoriasis patients was 2.27 (2.03–2.54) for older age (per 10-year increment), 0.65 (0.48–0.90) for female, 2.07 (1.39–3.06) for obesity (BMI ≥ 28 vs. < 24 kg/m2), 2.55 (1.85–2.52) for smoking, 7.63 (5.86–9.94) for hypertension, 4.27 (3.76–4.85) for diabetes, 1.14 (1.00–1.30) for having a history of drug allergy, 2.27 (1.61–3.20) for having family history of psoriasis, and 1.76 (1.16–2.67) for severe disease (severe vs. mild) with a dose–response relationship (Ptrend < 0.001). In patients with psoriasis, comorbid CVD was associated with smoking, obesity, hypertension, diabetes, history of drug allergy, family history of psoriasis, and the psoriasis severity.

Metabolic programs contribute to hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) fate but it is not known whether the metabolic regulation of protein synthesis controls HSPC differentiation. We discovered that SLC7A1/CAT1-dependent arginine uptake and its catabolism to spermidine control the erythroid specification of HSPCs via activation of eukaryotic translation initiation factor 5A (eIF5A). eIF5A activity is dependent on the metabolism of spermidine to hypusine and inhibiting hypusine synthesis abrogates erythropoiesis and diverts EPO-stimulated HSPCs to a myeloid fate. Proteomic profiling reveals mitochondrial translation to be a critical target of hypusinated eIF5A and induction of mitochondrial function partially rescues erythropoiesis in the absence of hypusine. Within the hypusine network, ribosomal proteins are highly enriched and we identify defective eIF5A hypusination in erythroid pathologies caused by abnormal ribosome biogenesis. Thus, eIF5A-dependent protein synthesis is critical in the branching of erythro-myeloid differentiation and attenuated eIF5A activity characterizes ribosomal protein-linked disorders of ineffective erythropoiesis.

The construction of triplet-to-singlet Förster resonance energy transfer (TS-FRET) systems has significantly contributed to the advancement of high-performance optoelectronic materials, particularly in the development of metal-free organic environmental afterglow materials. Despite these notable advancements, achieving highly efficient energy transfer between luminescent donor and acceptor molecules remains a formidable challenge. In this study, we present the utilization of cation-π interactions as an effective strategy to enhance TS-FRET efficiency, with the ultimate objective of further advancing fluorescence afterglow materials. Our results demonstrate that the cation-π interaction in 1D supramolecular nanorods (1D-SNRs) enhances the dipole-dipole coupling, a crucial parameter for regulating TS-FRET between the triplet state phosphorescent donor and singlet state fluorescent acceptor. As a result, we achieved an outstanding TS-FRET efficiency of up to 97%. Furthermore, the 1D-SNRs exhibit a long-lifetime afterglow property, which suggests their potential application as a cost-effective and secure medium for information encryption. Thus, our findings highlight the promising prospects of cation-π interactions in enhancing TS-FRET efficiency and advancing the field of organic photo-functional materials.