Melatonin has been shown to improve lipid metabolism and gut microbiota communities in animals and humans; however, it remains to know whether melatonin prevents obesity through gut microbiota. Here, we found that high-fat diet promoted the lipid accumulation and intestinal microbiota dysbiosis in mice, while oral melatonin supplementation alleviated the lipid accumulation and reversed gut microbiota dysbiosis, including the diversity of intestinal microbiota, relative abundances of Bacteroides and Alistipes, and functional profiling of microbial communities, such as energy metabolism, lipid metabolism, and carbohydrate metabolism. Interestingly, melatonin failed to alleviate the high-fat-induced lipid accumulation in antibiotic-treated mice; however, microbiota transplantation from melatonin-treated mice alleviated high-fat diet-induced lipid metabolic disorders. Notably, short-chain fatty acids were decreased in high-fat diet-fed mice, while melatonin treatment improved the production of acetic acid. Correlation analysis found a marked correlation between production of acetic acid and relative abundances of Bacteroides and Alistipes. Importantly, sodium acetate treatment also alleviated high-fat diet-induced lipid metabolic disorders. Taken together, our results suggest that melatonin improves lipid metabolism in high-fat diet-fed mice, and the potential mechanisms may be associated with reprogramming gut microbiota, especially, Bacteroides and Alistipes-mediated acetic acid production. Future studies are needed for patients with metabolic syndrome to fully understand melatonin's effects on body weight and lipid profiles and the potential mechanism of gut microbiota.

Abstract Human calcium-sensing receptor (CaSR) is a G-protein-coupled receptor that maintains Ca 2+ homeostasis in serum. Here, we present the cryo-electron microscopy structures of the CaSR in the inactive and active states. Complemented with previously reported crystal structures of CaSR extracellular domains, it suggests that there are three distinct conformations: inactive, intermediate and active state during the activation. We used a negative allosteric nanobody to stabilize the CaSR in the fully inactive state and found a new binding site for Ca 2+ ion that acts as a composite agonist with L-amino acid to stabilize the closure of active Venus flytraps. Our data shows that the agonist binding leads to the compaction of the dimer, the proximity of the cysteine-rich domains, the large-scale transitions of 7-transmembrane domains, and the inter-and intrasubunit conformational changes of 7-transmembrane domains to accommodate the downstream transducers. Our results reveal the structural basis for activation mechanisms of the CaSR.

With the rapid development of renewable energy, photovoltaic energy storage systems (PV-ESS) play an important role in improving energy efficiency, ensuring grid stability and promoting energy transition. As an important part of the micro-grid system, the energy storage system can realize the stable operation of the micro-grid system through the design optimization and scheduling optimization of the photovoltaic energy storage system. The structure and characteristics of photovoltaic energy storage system are summarized. From the perspective of photovoltaic energy storage system, the optimization objectives and constraints are discussed, and the current main optimization algorithms for energy storage systems are compared and evaluated. The challenges and future development of energy storage systems are briefly described, and the research results of energy storage system optimization methods are summarized. This paper summarizes the application of swarm intelligence optimization algorithm in photovoltaic energy storage systems, including algorithm principles, optimization goals, practical application cases, challenges and future development directions, providing new ideas for better promotion and application of new energy photovoltaic energy storage systems and valuable reference.

Luteolin has various pharmacological properties, including anti-inflammatory, antioxidant, and antitumor characteristics. Due to its potential value in drugs and functional foods, it is important to develop an efficient method for detecting luteolin. In this work, the poor selectivity of existing luteolin nonenzymatic sensors was solved by translating the enzyme-catalyzed reaction from bulk solution to the surface of a horseradish peroxidase (HRP) modified electrode through an electrocatalytic oxidation process. Here, we modified the surface of a glassy carbon electrode (GCE) with metal-organic frameworks (MOFs; ZIF-67 here, abbreviated as ZIF), functional nanomaterials, and HRP and finally covered it with Nafion (NF). In this case, luteolin acts as a hydrogen donor, and the electrode acts as a hydrogen acceptor; the oxidation reaction occurs on the electrode surface. The use of ZIF-67 ensured the conformational stability of HRP to ensure the selectivity and anti-interference property, and SDS-dispersed multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) enhanced the electrode conductivity. The use of NF avoids shedding of the electrode material during the testing process. A UV-vis spectrophotometer was used to study the selectivity of luteolin by HRP and the compatibility between HRP and ZIF. The materials were characterized and analyzed by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Due to the synergistic effect of these nanomaterials, the linear range of NF/ZIF-HRP/MWCNTs-SDS/GCE was 1.0 × 10

Melatonin, a circadian hormone, has been reported to improve host lipid metabolism by reprogramming gut microbiota, which also exhibits rhythmicity in a light/dark cycle. However, the effect of admistartion of exogenous melatonin on the diurnal variation in gut microbiota in high fat diet (HFD)-fed mice is obscure. Here, we further confirmed the anti-obesogenic effect of melatonin on in mice feed with HFD for two weeks. Samples were collected every 4 h within a 24-h period and diurnal rhythms of clock genes expression (Clock, Cry1, Cry2, Per1, and Per2) and serum lipid indexes varied with diurnal time. Notably, Clock and triglycerides (TG) showed a marked rhythm only in the control and melatonin treated mice, but not in the HFD-fed mice. Rhythmicity of these parameters were similar between control and melatonin treated HFD mice compared with the HFD group, indicating an improvement of melatonin in the diurnal clock of host metabolism in HFD-fed mice. 16S rDNA sequencing showed that most microbiota exhibited a daily rhythmicity and the trends differentiated at different groups and different time points. We also identified several specific microbiota correlating with the circadian clock genes and serum lipid indexes, which might contribute the potential mechanism of melatonin in HFD-fed mice. Administration of exogenous melatonin only at daytime exhibited higher resistance to HFD-induced lipid dysmetabolism than nighttime treatment companying with altered gut microbiota (Lactobacillus, Intestinimonas, and Oscillibacter). Importantly, the responses of microbiota transplanted mice to HFD feeding also varied at different transplanting times (8:00 and 16:00) and different microbiota donors.

Skeletal muscle satellite cells (SCs) are adult muscle stem cells responsible for injury induced muscle regeneration. Despite advances in the knowledge of molecular mechanisms regulating SC lineage progression, our understanding of key transcription factors (TFs) and their regulatory functions in SCs in particularly the quiescent and early activation stages remains incomplete due to the lack of efficient method to screen and investigate the stage-specific key TFs. In this study, we succeeded in defining a distinct list of key TFs in early stages of SC fate transition using the paradigm of super enhancers (SEs). Particularly, leveraging the Cre-dependent Cas9 knockin mice and AAV9 mediated sgRNAs delivery, we generated a facile muscle specific genome editing system which allows gene depletion in SCs in vivo. Using MyoD locus as a proof of concept, we demonstrated that this CRISPR/Cas9/AAV9-sgRNA system can efficiently introduce mutagenesis at target locus and recapture the phenotypes reported in knockout mice. Further application of the system on key TFs, Myc, Bcl6 and Pknox2, revealed their distinct functions in the early stage of SC activation and damage induced muscle regeneration. Altogether our findings have proven the CRISPR/Cas9/AAV9-sgRNA system as a robust way for in vivo genome editing and elucidation of key factors governing SC activities.

The novel β-glucosidase gene (pgbgl1) of glycoside hydrolase (GH) family 1 from the psychrotrophic bacterium Psychrobacillus glaciei sp. PB01 was successfully expressed in Escherichia coli BL21 (DE3). The deduced PgBgl1 contained 447 amino acid residues with a calculated molecular mass of 51.4 kDa. PgBgl1 showed its maximum activity at pH 7.0 and 40 °C, and still retained over 10% activity at 0 °C, suggesting that the recombinant PgBgl1 is a cold-adapted enzyme. The substrate specificity, Km, Vmax, and Kcat/Km for the p-Nitrophenyl-β-D-glucopyranoside (pNPG) as the substrate were 1063.89 U/mg, 0.36 mM, 1208.31 U/mg and 3871.92 /s, respectively. Furthermore, PgBgl1 demonstrated remarkable stimulation of monosaccharides such as glucose, xylose, and galactose, as well as NaCl. PgBgl1 also demonstrated a high capacity to convert the primary soybean isoflavone glycosides (daidzin, genistin, and glycitin) into their respective aglycones. Overall, PgBgl1 exhibited high catalytic activity towards aryl glycosides, suggesting promising application prospects in the food, animal feed, and pharmaceutical industries.

Abstract Background Neoadjuvant immune checkpoint blockade (ICB) combined with chemoradiotherapy offers high pathologic complete response (pCR) rate for patients with locally advanced esophageal squamous cell carcinomas (ESCC). But the dynamic tumor immune microenvironment modulated by such neoadjuvant therapy remains unclear. Patients and methods A total of 41 patients with locally advanced ESCC were recruited. All patients received neoadjuvant toripalimab combined with concurrent chemoradiotherapy. Matched pre- and post-treatment tissues were obtained for fluorescent multiplex immunohistochemistry (mIHC) and IHC analyses. The densities and spatial distributions of immune cells were determined by HALO modules. The differences of immune cell patterns before and after neoadjuvant treatment were investigated. Results In the pre-treatment tissues, more stromal CD3 + FoxP3 + Tregs and CD86+/CD163 + macrophages were observed in patients with residual tumor existed in the resected lymph nodes (pN1), compared with patients with pCR. The majority of macrophages were distributed in close proximity to tumor nest in pN1 patients. In the post-treatment tissues, pCR patients had less CD86 + cell infiltration, whereas higher CD86 + cell density was significantly associated with higher tumor regression grades (TRG) in non-pCR patients. When comparing the paired pre- and post-treatment samples, heterogeneous therapy-associated immune cell patterns were found. Upon to the treatment, CD3 + T lymphocytes were slightly increased in pCR patients, but markedly decreased in non-pCR patients. In contrast, a noticeable increase and a less obvious decrease of CD86 + cell infiltration were respectively depicted in non-pCR and pCR patients. Furthermore, opposite trends of the treatment-induced alterations of CD8 + and CD15 + cell infiltrations were observed between pN0 and pN1 patients. Conclusions Collectively, our data demonstrate a comprehensive picture of tumor immune landscape before and after neoadjuvant ICB combined with chemoradiotherapy in ESCC. The infiltration of CD86 + macrophage may serve as an unfavorable indicator for neoadjuvant toripalimab combined with chemoradiotherapy.