Cellular senescence is a potent tumor suppressor mechanism but also contributes to aging and aging-related diseases. Senescence is characterized by a stable cell cycle arrest and a complex proinflammatory secretome, termed the senescence-associated secretory phenotype (SASP). We recently discovered that cytoplasmic chromatin fragments (CCFs), extruded from the nucleus of senescent cells, trigger the SASP through activation of the innate immunity cytosolic DNA sensing cGAS–STING pathway. However, the upstream signaling events that instigate CCF formation remain unknown. Here, we show that dysfunctional mitochondria, linked to down-regulation of nuclear-encoded mitochondrial oxidative phosphorylation genes, trigger a ROS–JNK retrograde signaling pathway that drives CCF formation and hence the SASP. JNK links to 53BP1, a nuclear protein that negatively regulates DNA double-strand break (DSB) end resection and CCF formation. Importantly, we show that low-dose HDAC inhibitors restore expression of most nuclear-encoded mitochondrial oxidative phosphorylation genes, improve mitochondrial function, and suppress CCFs and the SASP in senescent cells. In mouse models, HDAC inhibitors also suppress oxidative stress, CCF, inflammation, and tissue damage caused by senescence-inducing irradiation and/or acetaminophen-induced mitochondria dysfunction. Overall, our findings outline an extended mitochondria-to-nucleus retrograde signaling pathway that initiates formation of CCF during senescence and is a potential target for drug-based interventions to inhibit the proaging SASP.

Inhibiting acute injury–induced senescence mediated by TGFβ signaling in regenerative epithelium improves liver regeneration.

Genetically encoded probes are widely used to visualize cellular processes in vitro and in vivo. Although effective in cultured cells, fluorescent protein tags and reporters are suboptimal in vivo because of poor tissue penetration and high background signal. Luciferase reporters offer improved signal-to-noise ratios but require injections of luciferin that can lead to variable responses and that limit the number and timing of data points that can be gathered. Such issues in studying the critical transcription factor p53 have limited insight on its activity in vivo during development and tissue injury responses. Here, by linking the expression of the near-infrared fluorescent protein iRFP713 to a synthetic p53-responsive promoter, we generated a knock-in reporter mouse that enabled noninvasive, longitudinal analysis of p53 activity in vivo in response to various stimuli. In the developing embryo, this model revealed the timing and localization of p53 activation. In adult mice, the model monitored p53 activation in response to irradiation and paracetamol- or CCl 4 -induced liver regeneration. After irradiation, we observed potent and sustained activation of p53 in the liver, which limited the production of reactive oxygen species (ROS) and promoted DNA damage resolution. We propose that this new reporter may be used to further advance our understanding of various physiological and pathophysiological p53 responses.

Abstract/Introduction Understanding how the liver regenerates is a key biological question. Hepatocytes are the principle regenerative population in the liver. Recently, numerous lineage tracing studies (which apply genetic tagging to a restricted population and track its descendants over time) have reported conflicting results using a variety of hepatocyte based reporting systems in mice 1,2 . The first significant lineage tracing from a distinct subpopulation of hepatocytes in homeostasis reported hyper-proliferation of self-renewing pericentral hepatocytes with their subsequent expansion across the liver lobule 3 . This study used a CreERT2 construct knocked into the endogenous Axin2 locus; here termed Axin2CreERT2. Subsequent studies, using either a different pericentral marker (Lgr5 4 ) or a different AxinCreERT2 transgene 5 , did not show lineage tracing. Here we aim to reconcile these discrepancies by re-evaluating lineage tracing in the Axin2CreERT2 knock-in model and explore the physiological consequences of this mutant allele. We were unable to find evidence of expansion of an Axin2CreERT2 labelled population and show that this population, whilst zonated, is spread throughout the lobule rather than being zonally restricted. Finally, we report that this allele results in profound perturbation of the Wnt pathway and physiology in the mouse.

Abstract Mice are a widely used pre-clinical model system in large part due to their potential for genetic manipulation. The ability to manipulate gene expression in specific cells under temporal control is a powerful experimental tool. The liver is central to metabolic homeostasis and a site of many diseases, making the targeting of hepatocytes attractive. Adeno-Associated Virus 8 (AAV8) vectors are valuable instruments for the manipulation of hepatocellular gene expression. However, their off-target effects in mice have not been thoroughly explored. Here, we sought to identify the short-term off-target effects of AAV8 administration in mice. To do this, we injected C57BL/6J Wild-Type mice with either recombinant AAV8 vectors expressing Cre recombinase or empty AAV8 vectors and characterised the changes in general health and in liver physiology, histology and transcriptomics compared to uninjected controls over 1 week. We observed an acute and transient reduction in homeostatic liver proliferation together with induction of the DNA damage marker γH2AX following AAV8 administration. The latter was enhanced upon Cre recombinase expression by the vector. Furthermore, we observed transcriptional changes in genes involved in circadian rhythm and response to infection. Notably, there were no additional transcriptomic changes upon expression of Cre recombinase by the AAV8 vector. Overall, there was no evidence of liver injury, dysfunction or leukocyte infiltration following AAV8 infection. These data support the use of AAV8-based Cre recombinase delivery as a specific tool for hepatocellular gene manipulation with minimal effects on murine physiology but highlight the off target effects of these systems. Summary statement This paper provides a comprehensive characterisation of the short-term effects of administration of Adeno-Associated Virus 8 on murine physiology, liver histology and liver transcriptome.

Oncogene induced senescence (OIS) is a tumour suppressive response to oncogene activation that can be transmitted to neighbouring cells through secreted factors of the senescence associated secretory phenotype (SASP). Using single-cell transcriptomics we observed two distinct endpoints, a primary marked by Ras and a secondary by Notch. We find that secondary senescence in vitro and in vivo requires Notch, rather than SASP alone as previously thought. Currently, primary and secondary senescent cells are not thought of as functionally distinct endpoints. A blunted SASP response and the induction of fibrillar collagens in secondary senescence compared to OIS point towards a functional diversification.