MicroRNAs (miRNAs) have the potential to regulate diverse sets of mRNA targets. In addition, mammalian genomes contain numerous natural antisense transcripts, most of which appear to be non-protein-coding RNAs (ncRNAs). We have recently identified and characterized a highly conserved non-coding antisense transcript for beta-secretase-1 (BACE1), a critical enzyme in Alzheimer's disease pathophysiology. The BACE1-antisense transcript is markedly up-regulated in brain samples from Alzheimer's disease patients and promotes the stability of the (sense) BACE1 transcript.We report here that BACE1-antisense prevents miRNA-induced repression of BACE1 mRNA by masking the binding site for miR-485-5p. Indeed, miR-485-5p and BACE1-antisense compete for binding within the same region in the open reading frame of the BACE1 mRNA. We observed opposing effects of BACE1-antisense and miR-485-5p on BACE1 protein in vitro and showed that Locked Nucleic Acid-antimiR mediated knockdown of miR-485-5p as well as BACE1-antisense over-expression can prevent the miRNA-induced BACE1 suppression. We found that the expression of BACE1-antisense as well as miR-485-5p are dysregulated in RNA samples from Alzheimer's disease subjects compared to control individuals.Our data demonstrate an interface between two distinct groups of regulatory RNAs in the computation of BACE1 gene expression. Moreover, bioinformatics analyses revealed a theoretical basis for many other potential interactions between natural antisense transcripts and miRNAs at the binding sites of the latter.

N-methyl-D-aspartate (NMDA) glutamate receptors are regulators of fast neurotransmission and synaptic plasticity in the brain. Disruption of NMDA-mediated glutamate signaling has been linked to behavioral deficits displayed in psychiatric disorders such as schizophrenia. Recently, noncoding RNA molecules such as microRNAs (miRNAs) have emerged as critical regulators of neuronal functions. Here we show that pharmacological (dizocilpine) or genetic (NR1 hypomorphism) disruption of NMDA receptor signaling reduces levels of a brain-specific miRNA, miR-219, in the prefrontal cortex (PFC) of mice. Consistent with a role for miR-219 in NMDA receptor signaling, we identify calcium/calmodulin-dependent protein kinase II gamma subunit (CaMKIIgamma), a component of the NMDA receptor signaling cascade, as a target of miR-219. In vivo inhibition of miR-219 by specific antimiR in the murine brain significantly modulated behavioral responses associated with disrupted NMDA receptor transmission. Furthermore, pretreatment with the antipsychotic drugs haloperidol and clozapine prevented dizocilpine-induced effects on miR-219. Taken together, these data support an integral role for miR-219 in the expression of behavioral aberrations associated with NMDA receptor hypofunction.

Abstract Insecticides have become the primary selective force in many insect species; however, whether beneficial insects developed resistance remains unknown. We analyzed the sequences of hymenopteran GABAA receptor subunit gene Rdl ( resistance to dieldrin ), which encodes the target of cyclodiene and phenylpyrazole insecticides. The resistance-conferring A2 S mutations were found in seven parasitoid wasps and similar amino acid replacements at homologous sites have been identified in four of their resistant hosts. Our findings indicate how parallel molecular evolution at a single amino acid site confers adaptation in both insects and their natural enemies, which may shape species interactions and community structure.

Abstract Insect nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are ligand gated ion channels mainly expressed in the central nervous system of insects. They are the directed targets of nicotinic modulation insecticides including neonicotinoids, the most widely used insecticides in the world. However, the resistance development from pests and the negative impacts on the pollinators affect their applications and create demand for the alternatives. Thus, it is very important to understand the mode of action of these insecticides at the molecular level, which is actually unclear for more than 30 years. In this study, we systematically examined the susceptibility of ten Drosophila melanogaster nAChR subunits mutants against eleven nicotinic modulation insecticides. Our results showed that there are several subtypes of nAChRs with distinct subunits compositions that are responsible for the toxicity of different insecticides, respectively. At least three of them are the major molecular targets of seven structurally similar neonicotinoids in vivo . On the other hand, the spinosyns may exclusively act on the α6 homomeric nAChR but not any other heteromeric pentamers. Behavioral assays using thermogenetic tools further confirmed the bioassay results and support the idea that receptor activation rather than inhibition leads to the insecticidal effects of neonicotinoids. The present findings reveal native nAChR subunit interactions with various insecticides and have important implications for resistance management and the development of novel insecticides targeting this important ion channels. Author Summary The neonicotinoids and spinosyns make up about 27% of the insecticides by world market value. Novel insecticides like sulfoxaflor, flupyradifurone and triflumezopyrim are developed as alternatives due to the negative effects of neonicotinoids on pollinators. Although all act via insect nicotinic acetylcholine receptors, the mode of action is unclear. Our work shows that these insecticides act on diverse receptor subtypes with distinct subunit compositions. This finding could lead to the development of more selective insecticides to control pests with minimal effects on beneficial insects.