Little is known about chronic cannabis smoking-associated oral microbiome and its effects on central nervous system (CNS) functions.In the current study, we have analyzed the saliva microbiome in individuals who chronically smoked cannabis with cannabis use disorder (n = 16) and in non-smoking controls (n = 27). The saliva microbiome was analyzed using microbial 16S rRNA sequencing. To investigate the function of cannabis use-associated oral microbiome, mice were orally inoculated with live Actinomyces meyeri, Actinomyces odontolyticus, or Neisseria elongata twice per week for six months, which mimicked human conditions.We found that cannabis smoking in humans was associated with oral microbial dysbiosis. The most increased oral bacteria were Streptococcus and Actinomyces genus and the most decreased bacteria were Neisseria genus in chronic cannabis smokers compared to those in non-smokers. Among the distinct species bacteria in cannabis smokers, the enrichment of Actinomyces meyeri was inversely associated with the age of first cannabis smoking. Strikingly, oral exposure of Actinomyces meyeri, an oral pathobiont, but not the other two control bacteria, decreased global activity, increased macrophage infiltration, and increased β-amyloid 42 protein production in the mouse brains.This is the first study to reveal that long-term oral cannabis exposure is associated oral enrichment of Actinomyces meyeri and its contributions to CNS abnormalities.

The central nervous system (CNS) is vulnerable for viral infection, yet few host factors in the CNS are known to defend invasion by neurotropic viruses. We report here that multiple neurotropic viruses, including rabies virus (RABV), vesicular stomatitis virus (VSV), Semliki Forest virus (SFV) and herpes simplex virus 1 (HSV-1), elicit the neuronal expression of a host-encoded lncRNA EDAL. EDAL inhibits the replication of these neurotropic viruses in neuronal cells and RABV infection in mouse brains. EDAL binds to the conserved histone methyltransferase enhancer of zest homolog 2 (EZH2) and specifically causes EZH2 degradation via lysosomes, reducing the cellular H3K27me3 level. The antiviral function of EDAL resides in a 56-nt antiviral substructure through which its 18-nt helix-loop intimately contacts multiple EZH2 sites surrounding T309, a known O-GlcNAcylation site. EDAL positively regulate the transcription of Pcp4l1 encoding a 10 kDa peptide, which inhibits the replication of mutiple neurotropic viruses. Our findings proposed a model in which a neuronal lncRNA can exert an effective antiviral function via blocking a specific O-GlcNAcylation that determines EZH2 lysosomal degradation.

ABSTRACT A rare subset of HIV-infected individuals, termed elite controllers (ECs), can maintain long-term control over HIV replication in the absence of antiretroviral therapy (ART). To elucidate the biological mechanism of resistance to HIV replication at the molecular and cellular levels, we performed RNA sequencing and identified alternative splicing variants from ECs, HIV-infected individuals undergoing ART, ART-naïve HIV-infected individuals, and healthy controls. Differential gene expression patterns that are specific to ECs and may influence HIV resistance were identified, including alternative RNA splicing and exon usage variants of the CREM/ICER gene (cAMP-responsive element modulator/inducible cAMP early repressors). The knockout and knockdown of specific ICER exons that were found to be upregulated in ECs resulted in significantly increased HIV infection in CD4+ T cell line and primary CD4+ T cells. Overexpression of ICER isoforms decreased HIV infection in primary CD4+ T cells. Furthermore, ICER regulated HIV-1 LTR promoter activity in a Tat-dependent manner. Together, these results suggest that ICER is an HIV host factor that may contribute to HIV resistance of ECs. These findings will help elucidate the mechanisms of HIV control by ECs and may yield a new approach for treatment of HIV.

Summary Neurotropic virus infection can cause serious damage to the central nervous system (CNS) in both human and animals. The complexity of the CNS poses unique challenges to investigate the infection of these viruses in the brain using traditional techniques. In this study, we explore the use of fluorescence micro-optical sectioning tomography (fMOST) and single cell RNA sequencing (scRNA-seq) to map the spatial and cellular distribution of a representative neurotropic virus, rabies virus (RABV), in the whole brain. Mice were inoculated with a lethal dose of recombinant RABV expressing enhanced green fluorescent protein (EGFP) under different infection routes, and a three-dimensional view of the distribution of RABV in the whole mouse brain was obtained using fMOST. Meanwhile, we pinpointed the cellular distribution of RABV by utilizing scRNA-seq. Our fMOST data provide the first evidence that RABV can infect multiple nuclei related to fear independent of different infection routes. More surprisingly, scRNA-seq data indicate that besides neurons RABV can infect macrophages and NK cells in vivo . Collectively, this study draws a comprehensively spatial and cellular map of RABV infection in the mouse brain, providing a novel and insightful strategy to investigate the pathogenesis of neurotropic viruses.