Abstract The pituitary regulates growth, reproduction and other endocrine systems. To investigate transcriptional network epigenetic mechanisms, we generated paired single nucleus (sn) transcriptome and chromatin accessibility profiles in single mouse pituitaries and genome-wide sn methylation datasets. Our analysis provided insight into cell type epigenetics, regulatory circuit and gene control mechanisms. Latent variable pathway analysis detected corresponding transcriptome and chromatin accessibility programs showing both inter-sexual and inter-individual variation. Multi-omics analysis of gene regulatory networks identified cell type-specific regulons whose composition and function were shaped by the promoter accessibility state of target genes. Co-accessibility analysis comprehensively identified putative cis-regulatory regions, including a domain 17kb upstream of Fshb that overlapped the fertility-linked rs11031006 human polymorphism. In vitro CRISPR-deletion at this locus increased Fshb levels, supporting this domain’s inferred regulatory role. The sn pituitary multi-omics atlas (snpituitaryatlas.princeton.edu) is a public resource for elucidating cell type-specific gene regulatory mechanisms and principles of transcription circuit control.

After peripheral nerve injury (PNI), the long-term healing process at the injury site involves a progressive accumulation of collagen fibers and the development of localized scar tissue. Excessive formation of scar tissue within nerves hinders the process of nerve repair. In this study, we demonstrate that scar formation following nerve injury induces alterations in the local physical microenvironment, specifically an increase in nerve stiffness. Recent research has indicated heightened expression of Piezo1 in Schwann cells (SCs). Our findings also indicate Piezo1 expression in SCs and its association with suppressed proliferation and migration. Transcriptomic data suggests that activation of Piezo1 results in elevated expression of senescence-associated genes. GO enrichment analysis reveals upregulation of the TGF-β pathway. Overall, our study highlights the potential for Piezo1-induced signaling to regulate SC senescence and its potential significance in the pathophysiology of fibrotic scar formation surrounding peripheral nerves.

Abstract Myostatin is a paracrine myokine that regulates muscle mass in a variety of species, including humans. Here, we report a functional role for myostatin as an endocrine hormone directly promoting pituitary follicle-stimulating hormone (FSH) synthesis and thereby ovarian function. Previously, this FSH-stimulating role was attributed to other members of the transforming growth factor β family, the activins. The results both challenge activin’s eponymous role in FSH synthesis and establish an endocrine axis between skeletal muscle and the pituitary gland. The data also suggest that efforts to antagonize myostatin to treat muscle wasting disorders may have unintended consequences on fertility. One-Sentence Summary Hormone synthesis and reproduction depend on crosstalk between skeletal muscle and the pituitary gland.

ABSTRACT Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a heterogenous disorder characterized by reproductive and metabolic abnormalities. PCOS etiology remains poorly understood, although the hypothalamus is suspected to play a central role in many cases. Human genetic studies have also shown an association with the transcription factor-coding gene GATA4 , but without providing a functional link. Here, we show that adult Greywick female mice may bridge this gap. These mice phenocopy PCOS with partial penetrance, due to serendipitous insertion of a Gata4 promoter-driven transgene in a strong enhancer region. Resulting robust transgene expression in subsets of hypothalamic neurons and glia impairs endogenous Gata4 expression, resulting in misexpression of genes linked to the control of fertility and food intake. We also show that this previously overlooked role of GATA4 in the hypothalamus can be replicated by conditional knockout approaches. Overall, this study sheds light not only on PCOS etiology but also on the role played by GATA4 in the central control of reproduction.

ABSTRACT Gonadotropin-releasing hormone (GnRH) is the primary neuropeptide controlling reproduction in vertebrates. GnRH stimulates follicle-stimulating hormone (FSH) and luteinizing hormone (LH) synthesis via a G protein-coupled receptor, GnRHR, in the pituitary gland. In mammals, GnRHR lacks a C-terminal cytosolic tail (Ctail) and does not exhibit homologous desensitization. This might be an evolutionary adaptation that enables LH surge generation and ovulation. To test this idea, we fused the chicken GnRHR Ctail to the endogenous murine GnRHR in a transgenic model. The LH surge was blunted, but not blocked in these mice. In contrast, they showed reductions in FSH production, ovarian follicle development, and fertility. Addition of the Ctail altered the nature of agonist-induced calcium signaling required for normal FSH production. The loss of the GnRHR Ctail during mammalian evolution is unlikely to have conferred a selective advantage by enabling the LH surge. The adaptive significance of this specialization remains to be determined.

Abstract Background It is well-established that understanding the mechanism of prostate cancer (PCa)-associated metastasis is paramount for improving its prognosis. Metastasis is known to involve the communication between tumor-associated macrophages (TAMs) and tumor cells. Exosomes are crucial in mediating this intercellular communication within the tumor microenvironment. Nonetheless, the role of exosomal proteins in PCa metastasis is not yet fully understood. Here, we investigated the mechanisms of prostate cancer-derived exosomal PSM-E on regulating macrophage M2 polarization to suppress tumor invasion and metastasis. Methods PSM-E levels in exosomes were detected by transmission electron microscopy and Western blotting analysis. The diagnostic value of urine-derived exosomal PSM-E in PCa were evaluated by LC-MS/MS, correlation analysis, and ROC curves analysis. The mechanisms underlying the inhibitory effect of exosomal PSM-E on the M2 polarization of macrophages was investigated by co-IP, IHC staining, and PCa tumorigenesis model, etc. Results We revealed that exosomal PSM-E is upregulated in exosomes derived from the serum and urine of PCa patients. Clinically, an elevated exosomal PSM-E expression in urine is significantly correlated with an advanced pathological tumor stage and a high Gleason score. Our research also revealed that exosomal PSM-E inhibits prostate cancer cell proliferation, invasion, and metastasis by suppressing macrophage polarization in vitro and in vivo. Furthermore, we provided compelling evidence that exosomal PSM-E inhibits M2 polarization of macrophages by recruiting RACK1 and suppressing the FAK and ERK signaling pathways, consequently suppressing PCa invasion and metastasis. Furthermore, we found that the protease-associated domain of PSM-E and the fourth tryptophan-aspartate repeat of RACK1 are crucial for the interaction between PSM-E and RACK1. Conclusions Notably, exosomes carrying PSM-E from PCa urine could potentially serve as a biomarker for PCa, and targeting exosomal PSM-E may represent a strategy for preventing tumor progression in this patient population.