Ferroptosis is a non-apoptotic form of regulated cell death caused by the failure of the glutathione-dependent lipid-peroxide-scavenging network. FINO2 is an endoperoxide-containing 1,2-dioxolane that can initiate ferroptosis selectively in engineered cancer cells. We investigated the mechanism and structural features necessary for ferroptosis initiation by FINO2. We found that FINO2 requires both an endoperoxide moiety and a nearby hydroxyl head group to initiate ferroptosis. In contrast to previously described ferroptosis inducers, FINO2 does not inhibit system xc– or directly target the reducing enzyme GPX4, as do erastin and RSL3, respectively, nor does it deplete GPX4 protein, as does FIN56. Instead, FINO2 both indirectly inhibits GPX4 enzymatic function and directly oxidizes iron, ultimately causing widespread lipid peroxidation. These findings suggest that endoperoxides such as FINO2 can initiate a multipronged mechanism of ferroptosis. FINO2 is a small molecule that requires the endoperoxide moiety and hydroxyl group to promote ferroptosis through indirect inhibition of GPX4 enzymatic function and direct oxidation of iron, resulting in increased lipid peroxidation.

Abstract Sepsis is an extreme inflammatory response to infection (bacterial, viral, fungal) that occurs in the bloodstream and causes damage throughout the body. Currently, there are few diagnostic biomarkers of sepsis and new effective treatments have not been developed. There is a clear need to study the molecular underpinnings of this disease. Glycosylation is known to play a role in immunity and inflammation, but the role of glycans in sepsis is not well defined. Herein, we profiled the serum glycomes of experimental mouse sepsis models to identify changes induced by 4 different clinical bacterial pathogens (Gram-positive: Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus , Gram-negative: Escherichia coli and Salmonella Typhimurium) using our lectin microarray technology. We observed global shifts in the blood sera glycome that were conserved across all four species, regardless of whether they were Gram positive or negative. Bisecting GlcNAc was decreased upon sepsis and a strong increase in core 1/3 O -glycans was observed. Lectin blot analysis revealed a high molecular weight protein induced in sepsis by all four bacteria as the major cause of the core 1/3 O -glycan shift. While the identity of this protein remains to be elucidated, its presence indicates a common feature of bacterial sepsis associated with this glycomic signature.

Abstract Antibodies are principal immune components elicited by vaccines to induce protection from microbial pathogens. In the Thai RV144 HIV-1 vaccine trial, vaccine efficacy was 31% and the sole primary correlate of reduced risk was shown to be vigorous antibody response targeting the V1V2 region of HIV-1 envelope. Antibodies against V3 also were inversely correlated with infection risk in subsets of vaccinees. Antibodies recognizing these regions, however, do not exhibit potent neutralizing activity. Therefore, we examined the antiviral potential of poorly neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) against immunodominant V1V2 and V3 sites by passive administration of human mAbs to humanized mice engrafted with CD34+ hematopoietic stem cells, followed by mucosal challenge with an HIV-1 infectious molecular clone (IMC) expressing the envelope of a tier 2 resistant HIV-1 strain. Treatment with anti-V1V2 mAb 2158 or anti-V3 mAb 2219 did not prevent infection, but both reduced the virus burden, and V3 mAb 2219 displayed a superior potency compared to V1V2 mAb 2158. While these mAbs had no or weak neutralizing activity and elicited undetectable levels of antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC), V3 mAb 2219 displayed a greater capacity to bind virus- and cell-associated HIV-1 envelope and to mediate antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP) and C1q complement binding as compared to V1V2 mAb 2158. Mutations in the Fc region of 2219 abolished these effector activities and abrogated virus control in humanized mice. These results demonstrate the importance of Fc functions other than ADCC for antibodies without potent neutralizing activity.

Bacteria dysbiosis and its accompanying inflammation or compromised mucosal integrity is associated with an increased risk of HIV-1 transmission. However, HIV-1 may also bind bacteria or bacterial products to impact infectivity and transmissibility. This study evaluated HIV-1 interactions with bacteria through glycan-binding lectins. The Streptococcal Siglec-like lectin SLBR-N, a part of the fimbriae shrouding the bacteria surface that recognizes α2,3 sialyated O-linked glycans, was noted for its ability to enhance HIV-1 infectivity in the context of cell-free infection and cell-to-cell transfer. Enhancing effects were recapitulated with O-glycan-binding plant lectins, signifying the importance of O-glycans. N-glycan-binding bacterial lectins FimH and Msl had no effect. SLBR-N was demonstrated to capture and transfer infectious HIV-1 virions, bind to O-glycans on HIV-1 Env, and increase HIV-1 resistance to neutralizing antibodies targeting different regions of Env. This study highlights the potential contribution of O-glycan-binding lectins from commensal bacteria at the mucosa in promoting HIV-1 infection.

Abstract Hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) that establish and maintain the blood system in adult vertebrates arise from the transdifferentiation of hemogenic endothelial cells (hemECs) during embryogenesis. This endothelial-to-hematopoietic transition (EHT) is tightly regulated, but the mechanisms are poorly understood. Here, we show that microRNA (miR)-223-mediated regulation of N-glycan biosynthesis in endothelial cells (ECs) regulates EHT. Single cell RNA-sequencing revealed that miR-223 is enriched in hemECs and in oligopotent nascent HSPCs. miR-223 restricts the EHT of lymphoid/myeloid lineages by suppressing the expression of mannosyltransferase alg2 and sialyltransferase st3gal2 , two enzymes involved in N-linked protein glycosylation. High-throughput glycomics of ECs lacking miR-223 showed a decrease of high mannose versus sialylated complex/hybrid sugars on N-glycoproteins involved in EHT such as the metalloprotease Adam10. Endothelial-specific expression of an N-glycan Adam10 mutant or of the N-glycoenzymes phenocopied the aberrant HSPC production of miR-223 mutants. Thus, the N-glycome plays a previously unappreciated role as an intrinsic regulator of EHT, with specific mannose and sialic acid modifications serving as key endothelial determinants of their hematopoietic fate. One Sentence Summary The N-glycan “sugar code” governs the hematopoietic fate of endothelial cells and regulates blood stem cell production in vivo.

Influenza virus infections cause a wide variety of outcomes, from mild disease to 3-5 million cases of severe illness and ~290,000-645,000 deaths annually worldwide. The molecular mechanisms underlying these disparate outcomes are currently unknown. Glycosylation within the human host plays a critical role in influenza virus biology. However, the impact these modifications have on the severity of influenza disease has not been examined. Herein, we profile the glycomic host responses to influenza virus infection as a function of disease severity using a ferret model and our lectin microarray technology. We identify the glycan epitope high mannose as a marker of influenza virus-induced pathogenesis and severity of disease outcome. Induction of high mannose is dependent upon the unfolded protein response (UPR) pathway, a pathway previously shown to associate with lung damage and severity of influenza virus infection. Also, the mannan-binding lectin (MBL2), an innate immune lectin that negatively impacts influenza outcomes, recognizes influenza virus-infected cells in a high mannose dependent manner. Together, our data argue that the high mannose motif is an infection-associated molecular pattern on host cells that may guide immune responses leading to the concomitant damage associated with severity.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.