Abstract Antibiotic resistance genes (ARGs) have emerged in pathogens and arousing a worldwide concern, which is estimated to cause millions of deaths each year globally. Accurately identifying and classifying ARGs is a formidable challenge in studying the generation and spread of antibiotic resistance. Current methods could identify close homologous ARGs, have limited utility for discovery of novel ARGs, thus rendering the profiling of ARGs incomprehensive. Here, an ontology-aware neural network (ONN) approach, ONN4ARG, is proposed for comprehensive ARG discovery. Systematic evaluation shows ONN4ARG is advanced than previous methods such as DeepARG in efficiency, accuracy, and comprehensiveness. Experiments using 200 million candidate microbial genes collected from 815 microbial community samples from diverse environments or hosts have resulted in 120,726 candidate ARGs, out of which more than 20% are not yet present in public databases. These comprehensive set of ARGs have clarified the environment-specific and host-specific patterns. The wet-experimental functional validation, together with structural investigation of docking sites, have also validated a novel streptomycin resistance gene from oral microbiome samples, confirming ONN4ARG’s ability for novel ARGs identification. In summary, ONN4ARG is superior to existing methods in efficiency, accuracy, and comprehensiveness. It enables comprehensive ARG discovery, which is helpful towards a grand view of ARGs worldwide. ONN4ARG is available at https://github.com/HUST-NingKang-Lab/ONN4ARG , and online web service is available at http://onn4arg.xfcui.com/ .

Abstract Necroptosis and pyroptosis are lytic and inflammatory types of programmed cell death that require the membrane destruction predominantly driven by the mixed lineage kinase domain-like (MLKL) and gasdermin D (GSDMD) proteins, respectively. However, the crosstalk between them remains largely unknown. Here, our research discloses that endoplasmic reticulumn transmembrane protein inositol-requiring enzyme-1α (IRE-1α) is a potential modulator of both necroptosis and pyroptosis, paricularly in liver pathology. Interestingly, enhanced expression of IRE-1α triggers hepatic pyroptosis, while defective IRE-1α level activates hepatic necroptosis, and both processes are closed related to the activity of GSDMD in mice. To elucidate unknown crosstalk, by using pharmacological and genetic methods, we first demonstrated that IRE-1α suppresses necroptosis by promoting the expression of GSDMD and cleaves caspase-8 and by inhibiting the expression of receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1 (RIPK1), RIPK3 and MLKL. Unexpectedly, excess IRE-1α initiates pyroptosis by increasing GSDMD and NLRP3 levels. Our work clearly provides insight into the modulation of IRE-1α to dominate necroptosis and pyroptosis and suggests that IRE-1α may be a promising therapeutic target for drug discovery in both types of tissue injuries.

ABSTRACT Objectives Metabolic dysfunction‐associated steatohepatitis (MASH) is a significant risk factor for cirrhosis and hepatocellular carcinoma, for which there is currently no effective treatment. This study aimed to investigate the regulatory mechanism between endoplasmic reticulum stress (ER stress) and pyroptosis in the liver under the context of MASH. Methods and Results Pyroptosis was examined in both in vivo and in vitro ER stress models. The expression levels of nucleotide‐binding oligomerisation domain‐like receptor protein 3 (NLRP3), gasdermin D (GSDMD), caspase‐1, IL‐1β, and IL‐18 tended to increase, and “ASC specks” colocalised with the swollen ER in living cells. However, in the pyroptotic model, increased ER stress was not observed. Moreover, the overexpression of inositol‐requiring enzyme 1α (IRE‐1α), one of the main ER stress sensors, led to increases in the levels of NLRP3 and GSDMD. However, after IRE‐1α was blocked by chemical inhibitors or siRNAs, pyroptosis was also abrogated. These data showed that ER stress regulated pyroptosis through IRE‐1α. Furthermore, the immunoprecipitation results clearly indicated that GSDMD efficiently bound to IRE‐1α when ER stress was stimulated. In the MASH model, IRE‐1α was specifically inhibited by pharmacological or genetic methods, which improved the pathology of MASH by alleviating ER stress and pyroptosis. In patients with MASH, both ER stress markers and pyroptosis markers including IRE‐1α, glucose‐regulated protein 78, GSDMD/GSDMD‐N, p20, and NLRP3, are highly expressed in the liver. Conclusions This study revealed that ER stress may regulate pyroptosis through IRE‐1α‐GSDMD pathway, which accelerates the progression of MASH. These findings may offer new insights for the treatment of MASH.