Aims: The response of AMP-activated protein kinase (AMPK) to oxidative stress has been recently reported but the downstream signals of this response are largely unknown. Meanwhile, the upstream events for the activation of nuclear factor erythroid-2-related factor-2 (Nrf2), a critical transcriptional activator for antioxidative responses, remain unclear. In the present study, we investigated the relationship between AMPK and Nrf2 signal pathways in lipopolysaccharide (LPS)-triggered inflammatory system, in which berberine (BBR), a known AMPK activator, was used for inflammation suppression. Results and Innovation: In inflammatory macrophages, BBR attenuated LPS-induced expression of inflammatory genes (inducible nitric oxide synthase [iNOS], cyclooxygenase-2 [COX2], interleukin [IL]-6), and the generation of nitric oxide and reactive oxygen species, but increased the transcription of Nrf2-targeted antioxidative genes (NADPH quinone oxidoreductase-1 [NQO-1], heme oxygenase-1 [HO-1]), as well as the nuclear localization and phosphorylation of Nrf2 protein. Importantly, we found BBR-induced activation of Nrf2 is AMPK-dependent, as either pharmacologically or genetically inactivating AMPK blocked the activation of Nrf2. Consistent with in vitro experiments, BBR down-regulated the expression of proinflammatory genes but upregulated those of Nrf2-targeted genes in lungs of LPS-injected mice, and these effects were attenuated in Nrf2-deficient mice. Moreover, the effect of BBR on survival time extension and plasma redox regulation in endotoxin-shocked mice was largely weakened when Nrf2-depleted. Conclusions: Our results demonstrate convergence between AMPK and Nrf2 pathways and this intersection is essential for anti-inflammatory effect of BBR in LPS-stimulated macrophages and endotoxin-shocked mice. Uncovering this intersection is significant for understanding the relationship between energy homeostasis and antioxidative responses and may be beneficial for developing new therapeutic strategies against inflammatory diseases. Antioxid. Redox Signal. 20, 574–588.

Summary The CRISPR-Cas13 system is an RNA-guided RNA-targeting system, and has been widely used in transcriptome engineering with potentially important clinical applications. However, it is still controversial whether Cas13 exhibits collateral activity in mammalian cells. Here, we found that knocking down gene expression using RfxCas13d in the adult brain neurons caused death of mice, which was not resulted from the loss of target gene function or off-target effects. Mechanistically, we showed that RfxCas13d exhibited collateral activity in mammalian cells, which is positively correlated with the abundance of target RNA. The collateral activity of RfxCas13d could cleave 28s rRNA into two fragments, leading to translation attenuation and activation of the ZAKα-JNK/p38-immediate early gene (IEG) pathway. These results provide new mechanistic insights into the collateral activity of RfxCas13d and warn that the biosafety of CRISPR-Cas13 system needs further evaluation before applying it to clinical treatments.

Summary The onset of sepsis is an important feature of COVID19 and a main cause of death. It is unknown how SARS-CoV-2 infection results in viral sepsis in human. We recently found that SARS-CoV-2 provoked an anti-bacterial like response and activation of TLR4 pathway at the very early stage of infection in animal models. This abnormal immune response led to emergency granulopoiesis and sepsis. However, the original trigger of TLR4 signaling by SARS-CoV-2 is unknown. We here identified that the trimeric spike protein of SARS-CoV-2 could bind to TLR4 directly and robustly activate downstream signaling in monocytes and neutrophils. Moreover, specific TLR4 or NFKB inhibitor, or knockout of MyD88 could significantly block IL-1B induction by spike protein. We thus reveal that spike protein of SARS-CoV-2 functions as a potent stimulus causing TLR4 activation and sepsis related abnormal responses.

Summary The SARS-CoV-2 pandemic poses an unprecedented public health crisis. Accumulating evidences suggest that SARS-CoV-2 infection causes dysregulation of immune system. However, the unique signature of early immune responses remains elusive. We characterized the transcriptome of rhesus macaques and mice infected with SARS-CoV-2. Alarmin S100A8 was robustly induced by SARS-CoV-2 in animal models as well as in COVID-19 patients. Paquinimod, a specific inhibitor of S100A8/A9, could reduce inflammatory response and rescue the pneumonia with substantial reduction of viral titers in SASR-CoV-2 infected animals. Remarkably, Paquinimod treatment resulted in 100% survival of mice in a lethal model of mouse coronavirus (MHV) infection. A novel group of neutrophils that contributed to the uncontrolled inflammation and onset of COVID-19 were dramatically induced by coronavirus infections. Paquinimod treatment could reduce these neutrophils and regain antiviral responses, unveiling key roles of S100A8/A9 and noncanonical neutrophils in the pathogenesis of COVID-19, highlighting new opportunities for therapeutic intervention.

The application of potassium fertilizer application and straw return are effective agronomic measures for increasing crop productivity; however, information on how straw return—when substituting potassium fertilizer—affects crop yield, efficiency, and quality in dryland remains limited. In this study, an experiment on a dryland summer maize and winter wheat rotation system was initiated in 2007. This study included four treatments: CK (no fertilizer and no straw return), NP (nitrogen and phosphorus fertilizer application without straw return), NPK (nitrogen, phosphorus, and potassium fertilizer application without straw return), and NPS (NP treatment with straw return, substituting potassium fertilizer as used in the NPK treatment). These treatments were employed to assess grain yield and fertilizer agronomic efficiency in 2015–2020. Additionally, we evaluated the content of nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), as well as the protein content and protein yield in maize and wheat grains and the protein components in wheat grains in 2019–2020. The results showed that compared to the CK treatment, NP, NPK, and NPS treatments not only significantly increased the yield, protein yield, and fertilizer agronomic efficiency in both maize and wheat but also increased the content of protein and protein components in wheat grains. Compared to the NP treatment, the NPK treatment significantly increased the contents of N, K, globulin, and gluten in wheat grains by 5.11%, 21.59%, 10.06%, and 15.14%. Compared to NPK treatment, NPS treatment significantly increased the average yield of summer maize by 21.33% and 20.91%, respectively, as well as the annual yield by 9.99% and 13.59%, the N fertilizer agronomic efficiency of summer maize by 132.47%, and the annual N and P fertilizer agronomic efficiency by 42.83% and 64.36%, over the five-year period. The NPS treatment also significantly increased the summer maize protein yield and annual protein yield by 10.43% and 23.08%, as well as the content of protein components, the protein content, and P content in wheat grains by 4.93–13.58%, 7.81%, and 28.89%, respectively. In conclusion, NPS treatment can not only enhance crop yield, protein yield, and fertilizer agronomic efficiency in summer maize annually but also has the advantage of promoting wheat quality. NPS is an efficient strategy to improve crop yield, efficiency, and quality in a dryland maize–wheat rotation system.

Abstract Skeletal muscle adaptation to exercise involves various phenotypic changes that enhance metabolic and contractile functions. One key regulator of these adaptive responses is the activation of AMPK, influenced by exercise intensity. However, the mechanistic understanding of AMPK activation during exercise remains incomplete. In this study, we utilized an in vitro model to investigate the effects of mechanical loading on AMPK activation and its interplay with the mTOR signaling pathway. Proteomic analysis of myoblasts subjected to static loading (SL) revealed distinct quantitative protein alterations associated with RNA metabolism, with 10% SL inducing the most pronounced response compared to lower intensity of 5% and 2% as well as control. Additionally, 10% SL suppressed RNA and protein synthesis, while activating AMPK and inhibiting the mTOR pathway. Our RNA sequencing analysis further corroborated these findings, revealing numerous differentially regulated genes and signaling pathways influenced by both AMPK and mTOR. Further examination showed that SL induced changes in mitochondrial biogenesis and the ADP/ATP ratio. These findings provide novel insights into the cellular responses to mechanical loading and shed light on the intricate AMPK-mTOR regulatory network in myoblasts.

Summary Regulation of chromatin accessibility determines the transcription activities of genes, which endow the host with function-specific gene expression patterns. It remains unclear how chromatin accessibility is specifically directed, particularly, during host defense against viral infection. We previously reported that the nuclear matrix protein SAFA surveils viral RNA and regulates antiviral immune genes expression. However, how SAFA regulates the expression and what determines the specificity of antiviral immune genes remains unknown. Here, we identified that the depletion of SAFA specifically decreased the chromatin accessibility, activation and expression of virus induced genes in a genome-wide scale after VSV infection. SAFA exclusively bound with antiviral related RNAs, which mediated the specific opening of the according chromatin and robust transcription of these genes. Knockdown of these associated RNAs dampened the accessibility of corresponding genes in an extranuclear signaling pathway dependent manner. Moreover, VSV infection cleaved SAFA protein at the C-terminus which deprived its RNA binding ability for immune evasion. Thus, our results demonstrated that SAFA and the interacting RNA products during viral infection collaborate and remodel chromatin accessibility to facilitate antiviral innate immune response.

Currently, a scarcity of prognostic research exists that concentrates on patients with nephrotic syndrome (NS) who also have tuberculosis. The purpose of this study was to assess the in-hospital mortality status of NS patients with tuberculosis, identify crucial risk factors, and create a sturdy prognostic prediction model that can improve disease evaluation and guide clinical decision-making.