Siamese approaches address the visual tracking problem by extracting an appearance template from the current frame, which is used to localize the target in the next frame. In general, this template is linearly combined with the accumulated template from the previous frame, resulting in an exponential decay of information over time. While such an approach to updating has led to improved results, its simplicity limits the potential gain likely to be obtained by learning to update. Therefore, we propose to replace the handcrafted update function with a method which learns to update. We use a convolutional neural network, called UpdateNet, which given the initial template, the accumulated template and the template of the current frame aims to estimate the optimal template for the next frame. The UpdateNet is compact and can easily be integrated into existing Siamese trackers. We demonstrate the generality of the proposed approach by applying it to two Siamese trackers, SiamFC and DaSiamRPN. Extensive experiments on VOT2016, VOT2018, LaSOT, and TrackingNet datasets demonstrate that our UpdateNet effectively predicts the new target template, outperforming the standard linear update. On the large-scale TrackingNet dataset, our UpdateNet improves the results of DaSiamRPN with an absolute gain of 3.9% in terms of success score.

The vascular interface of the brain, known as the blood-brain barrier (BBB), is understood to maintain brain function in part via its low transcellular permeability1-3. Yet, recent studies have demonstrated that brain ageing is sensitive to circulatory proteins4,5. Thus, it is unclear whether permeability to individually injected exogenous tracers-as is standard in BBB studies-fully represents blood-to-brain transport. Here we label hundreds of proteins constituting the mouse blood plasma proteome, and upon their systemic administration, study the BBB with its physiological ligand. We find that plasma proteins readily permeate the healthy brain parenchyma, with transport maintained by BBB-specific transcriptional programmes. Unlike IgG antibody, plasma protein uptake diminishes in the aged brain, driven by an age-related shift in transport from ligand-specific receptor-mediated to non-specific caveolar transcytosis. This age-related shift occurs alongside a specific loss of pericyte coverage. Pharmacological inhibition of the age-upregulated phosphatase ALPL, a predicted negative regulator of transport, enhances brain uptake of therapeutically relevant transferrin, transferrin receptor antibody and plasma. These findings reveal the extent of physiological protein transcytosis to the healthy brain, a mechanism of widespread BBB dysfunction with age and a strategy for enhanced drug delivery.

Ripening in climacteric fruit requires the gaseous phytohormone ethylene. Although ethylene signaling has been well studied, knowledge of the transcriptional regulation of ethylene biosynthesis is still limited. Here we show that an apple (Malus domestica) ethylene response factor, MdERF2, negatively affects ethylene biosynthesis and fruit ripening by suppressing the transcription of MdACS1, a gene that is critical for biosynthesis of ripening-related ethylene. Expression of MdERF2 was suppressed by ethylene during ripening of apple fruit, and we observed that MdERF2 bound to the promoter of MdACS1 and directly suppressed its transcription. Moreover, MdERF2 suppressed the activity of the promoter of MdERF3, a transcription factor that we found to bind to the MdACS1 promoter, thereby increasing MdACS1 transcription. We determined that the MdERF2 and MdERF3 proteins directly interact, and this interaction suppresses the binding of MdERF3 to the MdACS1 promoter. Moreover, apple fruit with transiently downregulated MdERF2 expression showed higher ethylene production and faster ripening. Our results indicate that MdERF2 negatively affects ethylene biosynthesis and fruit ripening in apple by suppressing the transcription of MdACS1 via multiple mechanisms, thereby acting as an antagonist of positive ripening regulators. Our findings offer a deep understanding of the transcriptional regulation of ethylene biosynthesis during climacteric fruit ripening.

Abstract Cell size is tightly controlled in healthy tissues, but it is poorly understood how variations in cell size affect cell physiology. To address this, we employed a high-accuracy mass spectrometry-based approach to measure how the proteome changes with cell size. Protein concentration changes are widespread, measurable in both asynchronous and G1-arrested cell populations, and predicted by subcellular localization, size-dependent changes in mRNA concentrations, and protein turnover. As proliferating cells grow larger, protein concentration changes typically associated with cellular senescence are increasingly pronounced. This suggests that large size is a cause rather than just a consequence of cell senescence. Consistent with this hypothesis, larger cells are prone to replicative, DNA damage-, and CDK4/6i-induced senescence. Size-dependent changes to the proteome, including those associated with senescence, are not observed when an increase in cell size is accompanied by a similar increase in ploidy. This shows that proteome composition is determined by the DNA-to-ploidy ratio rather than cell size per se and that polyploidization is an elegant method to generate large non-senescent cells as is commonly found in nature. Together, our findings show how cell size could impact many aspects of cell physiology through remodeling the proteome, thereby providing a rationale for cell size control and polyploidization.

ABSTRACT Celiac disease (CeD) is an autoimmune disorder induced by consuming gluten proteins from wheat, barley, and rye. Glutens resist gastrointestinal proteolysis, resulting in peptides that elicit inflammation in patients with CeD. Despite well-established connections between glutens and CeD, chemically defined, bioavailable peptides produced from dietary proteins have never been identified from humans in an unbiased manner. This is largely attributable to technical challenges, impeding our knowledge of potentially diverse peptide species that encounter the immune system. Here, we developed a novel liquid chromatographic-mass spectrometric workflow for untargeted sequence analysis of the urinary peptidome. We detected 679 distinct dietary peptides, of which ~35% have a CeD-relevant T cell epitope and ~5% are known to stimulate innate immune responses. Remarkably, gluten peptides from patients with CeD qualitatively and quantitatively differ from controls. Our results provide a new foundation for understanding gluten immunogenicity, improving CeD management, and characterizing the dietary and urinary peptidomes.

Transport of LDL-derived cholesterol from lysosomes into the cytoplasm requires NPC1 protein; NPC1L1 mediates uptake of dietary cholesterol. We introduced single disulfide bonds into NPC1 and NPC1L1 to explore the importance of inter-domain dynamics in cholesterol transport. Using a sensitive method to monitor lysosomal cholesterol efflux, we find that NPC1's N-terminal domain need not release from the rest of the protein for efficient cholesterol export. Either introducing single disulfide bonds to constrain lumenal/extracellular domains or shortening a cytoplasmic loop abolishes transport activity by both NPC1 and NPC1L1. The widely prescribed cholesterol uptake inhibitor, Ezetimibe, blocks NPC1L1; we show that interface residues that lie at the interface between NPC1L1's three extracellular domains comprise the drug's binding site. These data support a model in which cholesterol passes through the cores of NPC1/NPC1L1 proteins; concerted movement of various domains is needed for transfer and Ezetimibe blocks transport by binding to multiple domains simultaneously.

Exploring the drawdown and dispersion behaviors of particles in stirred tanks can provide insights and valuable references for optimizing the design of equipment and improving the efficiency of the stirring process. In this article, the kinetic behaviors of drawdown and dispersion of floating particles in the stirred tank were simulated by the DEM-VOF (discrete element method–volume of fluid) model. The influences of impeller parameters (blade number n, rotation speed w, eccentric distance l, and off-bottom clearance h) on the granular characteristics (particle distribution, coupling force, total force, and translational/rotational kinetic energies), fluid dynamics (fluid velocity and turbulent kinetic energy), and gas–liquid free surface were investigated. The results show that the drawdown process of floating particles can be divided into the pull-down stage, dispersion stage, and cycle stage. With the increase in n, w, l, or h, the duration of the pull-down stage decreases, while the duration of the cycle stage increases. Due to the vortex effect and turbulent motion in the stirred tank, both the particle characteristics and flow dynamics change with the impeller parameters. Besides, large n or w, small l, and moderate h result in the deeper gas–liquid free surface.

A better mechanistic understanding of virus-host interactions can help reveal vulnerabilities and identify opportunities for therapeutic interventions. Of particular interest are essential interactions that enable production of viral proteins, as those could target an early step in the virus lifecycle. Here, we use subcellular proteomics, ribosome profiling analyses and reporter assays to detect changes in polysome composition and protein synthesis during SARS-CoV-2 (CoV2) infection. We identify specific translation factors and molecular chaperones whose inhibition impairs infectious particle production without major toxicity to the host. We find that CoV2 non-structural protein Nsp1 selectively enhances virus translation through functional interactions with initiation factor EIF1A. When EIF1A is depleted, more ribosomes initiate translation from an upstream CUG start codon, inhibiting translation of non-structural genes and reducing viral titers. Together, our work describes multiple dependencies of CoV2 on host biosynthetic networks and identifies druggable targets for potential antiviral development.