Background Moyamoya disease is an idiopathic vascular disorder of intracranial arteries. Its susceptibility locus has been mapped to 17q25.3 in Japanese families, but the susceptibility gene is unknown. Methodology/Principal Findings Genome-wide linkage analysis in eight three-generation families with moyamoya disease revealed linkage to 17q25.3 (P<10-4). Fine mapping demonstrated a 1.5-Mb disease locus bounded by D17S1806 and rs2280147. We conducted exome analysis of the eight index cases in these families, with results filtered through Ng criteria. There was a variant of p.N321S in PCMTD1 and p.R4810K in RNF213 in the 1.5-Mb locus of the eight index cases. The p.N321S variant in PCMTD1 could not be confirmed by the Sanger method. Sequencing RNF213 in 42 index cases confirmed p.R4810K and revealed it to be the only unregistered variant. Genotyping 39 SNPs around RNF213 revealed a founder haplotype transmitted in 42 families. Sequencing the 260-kb region covering the founder haplotype in one index case did not show any coding variants except p.R4810K. A case-control study demonstrated strong association of p.R4810K with moyamoya disease in East Asian populations (251 cases and 707 controls) with an odds ratio of 111.8 (P = 10−119). Sequencing of RNF213 in East Asian cases revealed additional novel variants: p.D4863N, p.E4950D, p.A5021V, p.D5160E, and p.E5176G. Among Caucasian cases, variants p.N3962D, p.D4013N, p.R4062Q and p.P4608S were identified. RNF213 encodes a 591-kDa cytosolic protein that possesses two functional domains: a Walker motif and a RING finger domain. These exhibit ATPase and ubiquitin ligase activities. Although the mutant alleles (p.R4810K or p.D4013N in the RING domain) did not affect transcription levels or ubiquitination activity, knockdown of RNF213 in zebrafish caused irregular wall formation in trunk arteries and abnormal sprouting vessels. Conclusions/Significance We provide evidence suggesting, for the first time, the involvement of RNF213 in genetic susceptibility to moyamoya disease.

Background— The endoplasmic reticulum (ER) is recognized as an organelle that participates in folding secretory and membrane proteins. The ER responds to stress by upregulating ER chaperones, but prolonged and/or excess ER stress leads to apoptosis. However, the potential role of ER stress in pathophysiological hearts remains unclear. Methods and Results— Mice were subjected to transverse aortic constriction (TAC) or sham operation. Echocardiographic analysis demonstrated that mice 1 and 4 weeks after TAC had cardiac hypertrophy and failure, respectively. Cardiac expression of ER chaperones was significantly increased 1 and 4 weeks after TAC, indicating that pressure overload by TAC induced prolonged ER stress. In addition, the number of terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL)-positive cells increased, and caspase-3 was cleaved in failing hearts. The antagonism of angiotensin II type 1 receptor prevented upregulation of ER chaperones and apoptosis in failing hearts. On the other hand, angiotensin II upregulated ER chaperones and induced apoptosis in cultured adult rat cardiac myocytes. We also investigated possible signaling pathways for ER-initiated apoptosis. The CHOP- (a transcription factor induced by ER stress), but not JNK- or caspase-12-, dependent pathway was activated in failing hearts by TAC. Pharmacological ER stress inducers upregulated ER chaperones and induced apoptosis in cultured cardiac myocytes. Finally, mRNA levels of ER chaperones were markedly increased in failing hearts of patients with elevated brain natriuretic peptide levels. Conclusions— These findings suggest that pressure overload by TAC induces prolonged ER stress, which may contribute to cardiac myocyte apoptosis during progression from cardiac hypertrophy to failure.

Apoptosis may contribute to the development of heart failure, but the role of apoptotic signaling initiated by the endoplasmic reticulum in this condition has not been well clarified.In myocardial samples from patients with heart failure, quantitative real-time polymerase chain reaction revealed an increase in messenger RNA for C/EBP homologous protein (CHOP), a transcriptional factor that mediates endoplasmic reticulum-initiated apoptotic cell death. We performed transverse aortic constriction or sham operation on wild-type (WT) and CHOP-deficient mice. The CHOP-deficient mice showed less cardiac hypertrophy, fibrosis, and cardiac dysfunction compared with WT mice at 4 weeks after transverse aortic constriction, although the contractility of isolated cardiomyocytes from CHOP-deficient mice was not significantly different from that in the WT mice. In the hearts of CHOP-deficient mice, phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2alpha, which may reduce protein translation, was enhanced compared with WT mice. In the hearts of WT mice, CHOP-increased apoptotic cell death with activation of caspase-3 was observed at 4 weeks after transverse aortic constriction. In contrast, CHOP-deficient mice had less apoptotic cell death and lower caspase-3 activation at 4 weeks after transverse aortic constriction. Furthermore, the Bcl2/Bax ratio was decreased in WT mice, whereas this change was significantly blunted in CHOP-deficient mice. Real-time polymerase chain reaction microarray analysis revealed that CHOP could regulate several Bcl2 family members in failing hearts.We propose the novel concept that CHOP, which may modify protein translation and mediate endoplasmic reticulum-initiated apoptotic cell death, contributes to development of cardiac hypertrophy and failure induced by pressure overload.

Key Points The expression of MondoA was decreased in the renal tubules of patients with CKD. Genetic ablation of MondoA in proximal tubules inhibited autophagy and increased vulnerability to AKI through increased expression of Rubicon. MondoA ablation during the recovery phase after ischemia-reperfusion aggravated kidney injury through downregulation of the transcription factor EB-peroxisome proliferator-activated receptor- γ coactivator-1 α axis. Background Elderly individuals and patients with CKD are at a higher risk of AKI. The transcription factor MondoA is downregulated in the kidneys of aged individuals or patients with AKI; however, its roles in AKI development and the AKI-to-CKD transition remain unknown. Methods We investigated the expression of MondoA in human kidney biopsy samples, ischemia-reperfusion–injured (IRI) mouse kidneys, and cultured proximal tubular epithelial cells under hypoxia/reoxygenation. The role of MondoA during the initial and recovery phases after IRI was evaluated using proximal tubule–specific MondoA knockout mice and MondoA -deficient proximal tubular epithelial cells. Furthermore, we explored the involvement of Rubicon and transcription factor EB (TFEB), both of which are downstream factors of MondoA. Results MONDOA expression was decreased in the renal tubules of patients with CKD. In mouse kidneys, MondoA expression was decreased under ischemia, whereas its expression was increased during reperfusion. Genetic ablation of MondoA in proximal tubular epithelial cells inhibited autophagy and increased vulnerability to AKI through increased expression of Rubicon. Ablation of Rubicon in MondoA -deficient IRI kidneys activated autophagy and protected mitochondrial function. MondoA ablation during the recovery phase after ischemia-reperfusion aggravated kidney injury through downregulation of the TFEB-peroxisome proliferator-activated receptor- γ coactivator-1 α axis. Pharmacological upregulation of TFEB contributed to maintaining mitochondrial biogenesis and increased peroxisome proliferator-activated receptor- γ coactivator-1 α transcription. Conclusions Our findings demonstrate that MondoA protected against vulnerability to AKI by maintaining autophagy and subsequently supporting mitochondrial function to prevent progression to CKD.

Summary AMP-activated protein kinase (AMPK) is a multifunctional kinase that regulates microtubule (MT) dynamic instability through CLIP-170 phosphorylation; however, its physiological relevance in vivo remains to be elucidated. In this study, we identified an active form of AMPK localized at the intercalated discs in the heart, a specific cell-cell junction present between cardiomyocytes. A contractile inhibitor, MYK-461, prevented the localization of AMPK at the intercalated discs, and the effect was reversed by the removal of MYK-461, suggesting that the localization of AMPK is regulated by mechanical stress. Time-lapse imaging analysis revealed that the inhibition of CLIP-170 Ser-311 phosphorylation by AMPK leads to the accumulation of MTs at the intercalated discs. Interestingly, MYK-461 increased the individual cell area of cardiomyocytes in CLIP-170 phosphorylation-dependent manner. Moreover, heart-specific CLIP-170 S311A transgenic mice demonstrated elongation of cardiomyocytes along with accumulated MTs, leading to progressive decline in cardiac contraction. In conclusion, these findings suggest that AMPK regulates the cell shape and aspect ratio of cardiomyocytes by modulating the turnover of MTs through homeostatic phosphorylation of CLIP-170 at the intercalated discs.

BRAF V600E, one of the most frequent mutations in the MAPK pathway, confers poor prognosis to colorectal cancers (CRCs), partly because of chemotherapeutic resistance. Oncogene-induced DNA damage responses (DDRs) that primarily activate p53 are important mechanistic barriers to the malignant transformation of cells; however, the mechanism underlying this impairment in cancer remains unknown. Here, we evaluated the responses of BRAFV600E-induced DDRs in two CRC cell lines, SW48 and LIM1215, both of which harbor wild-type TP53, KRAS, and BRAF. BRAFV600E transduction exhibited distinct phenotypes in these cells: SW48 cell proliferation markedly decreased, whereas that of LIM1215 increased. BRAFV600E expression induced the activation of oncogene-induced DDR signaling in SW48 cells, but not in LIM1215 cells, whereas chemotherapeutic agents similarly activated DDRs in both cell lines. Knockdown experiments revealed that these responses in SW48 cells were mediated by p53-p21 pathway activation. Comet assay (both alkaline and neutral) revealed that BRAFV600E increased single-strand breaks to the same extent in both cell lines; however, in case of LIM1215 cells, it only facilitated double-strand breaks. Furthermore, the proliferation of LIM1215 cells, wherein no oncogene-induced DDRs occurred, was synergistically inhibited upon MDM2 inhibitor-mediated p53 activation combined with MEK inhibition. Taken together, these distinct DDR signaling responses highlight the novel characteristics of BRAFV600E-mutated CRC cells and define the therapeutic potential of p53 activation combined with MAPK inhibition against TP53 wild-type CRC harboring a BRAFV600E mutation.

Summary Oxidative phosphorylation defects results in mitochondrial diseases, with cardiac involvement markedly impacting prognosis. However, the mechanisms underlying the transition from compensation to dysfunction in response to metabolic deficiency remain unclear, impeding the development of effective treatments. Here, we employed single-nucleus RNA sequencing (snRNA-seq) on hearts from mitochondrial cardiomyopathy (MCM) mice with cardiac-specific Ndufs6 knockdown (FS6KD). Pseudotime trajectory analysis of cardiomyocytes from early stage of female FS6KD hearts revealed dynamic cellular state transitioning from compensation to severe compromise, coincided with transient upregulation of a critical transcription factor, activating transcription factor 3 ( Atf3) . Genetic ablation or adeno-associated virus-mediated Atf3 knockdown in FS6KD mice effectively delayed cardiomyopathy progression in a female-specific manner. Notably, human MCM snRNA-seq revealed a similar transition, including the dynamic expression of ATF3 . In conclusion, our findings highlight a fate-determining role of Atf3 in female MCM progression, providing a promising therapeutic candidate for the currently intractable disease.

Increased dietary phosphate consumption intensifies renal phosphate burden. Several mechanisms for phosphate-induced renal tubulointerstitial fibrosis have been reported. Considering the dual nature of phosphate as both a potential renal toxin and an essential nutrient for the body, kidneys may possess inherent protective mechanisms against phosphate overload, rather than succumbing solely to injury. However, there is limited understanding of such mechanisms. To identify these mechanisms, we conducted single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) analysis of the kidneys of control and dietary phosphate-loaded (Phos) mice at a time point when the Phos group had not yet developed tubulointerstitial fibrosis. scRNA-seq analysis identified the highest number of differentially expressed genes in the clusters belonging to proximal tubular epithelial cells (PTECs). Based on these differentially expressed genes, in silico analyses suggested that the Phos group activated peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPAR-α) and fatty acid β-oxidation (FAO) in the PTECs. This activation was further substantiated through various experiments, including the use of an FAO activity visualization probe. Compared with wild-type mice,