ABSTRACT Background Complex molecular programs in specific cell lineages govern human heart development. Hypoplastic left heart syndrome (HLHS) is the most common and severe manifestation within the spectrum of left ventricular outflow tract obstruction defects occurring in association with ventricular hypoplasia. The pathogenesis of HLHS is unknown, but hemodynamic disturbances are assumed to play a prominent role. Methods To identify perturbations in gene programs controlling ventricular muscle lineage development in HLHS, we performed: i) whole-exome sequencing of 87 HLHS parent-offspring trios, ii) nuclear transcriptomics of cardiomyocytes from ventricles of 4 patients with HLHS and 15 controls at different stages of heart development, iii) single cell RNA sequencing and iv) 3D modeling in iPSCs from 3 patients with HLHS and 3 controls. Results Gene set enrichment and protein network analyses of damaging de-novo mutations and dysregulated genes from ventricles of patients with HLHS suggested alterations in specific gene programs and cellular processes critical during fetal ventricular cardiogenesis, including cell-cycle and cardiomyocyte maturation. Single-cell and 3D modeling with iPSCs demonstrated intrinsic defects in the cell-cycle/UPR/autophagy hub resulting in disrupted differentiation of early cardiac progenitor lineages leading to defective cardiomyocyte-subtype differentiation/maturation in HLHS. Additionally, premature cell-cycle exit of ventricular cardiomyocytes from HLHS patients prevented normal tissue responses to developmental signals for growth leading to multinucleation/polyploidy, accumulation of DNA damage, and exacerbated apoptosis, all potential drivers of left ventricular hypoplasia in absence of hemodynamic cues. Conclusions Our results highlight that despite genetic heterogeneity in HLHS, many mutations converge on sequential cellular processes primarily driving cardiac myogenesis, suggesting novel therapeutic approaches.

ABSTRACT Background Supplementary motor area (SMA) syndrome commonly occurs after glioma resection and requires weeks to months of recovery. Methods Thirty‐four glioma patients with SMA syndrome were reviewed and assigned to recovered and non‐recovered groups based on whether their motor function recovered on postoperative day 7. To validate the association between variations in nodal properties and recovery time, neuro‐navigated repetitive transcranial magnetic stimulation (nrTMS) was applied to stimulate potential nodes. Nine other patients (five nrTMS therapy and four sham‐nrTMS treatments) with SMA syndrome with unrecovered motor functions on postoperation day 7 were prospectively enrolled. Results The potential nodes of the sensorimotor network related to recovery time were investigated using preoperative and postoperative resting‐state functional magnetic resonance imaging, graph theoretical analysis, and dynamic functional connectome analysis. Nodal efficiency of the lesional‐hemispheric upper limb region of BA 4 (A4ul_L) increased in the recovered group (preoperative, 0.472 ± 0.027; postoperative, 0.535 ± 0.020; p = 0.0006). The patients in the nrTMS therapy group quickly recovered (12.0 ± 1.6 days) compared to the sham‐nrTMS group (29.5 ± 3.8 days, p = 0.0024). Variations in A4ul_L nodal efficiency was negatively correlated with recovery time ( r = −0.841; p = 0.0046). Conclusion A4ul_L demonstrates enhanced postoperative nodal efficiency and shows therapeutic potential in SMA syndrome recovery, suggesting its viability as a therapeutic target.

Abstract The embryo spot trait leads to a deep purple or reddish coloration at the base of the cotyledons of the embryo, visible on both sides of flat potato ( Solanum tuberosum ) seeds. This trait has long been used by potato researchers and breeders as a morphological marker during dihaploid induction. The formation of embryo spots reflects the accumulation of anthocyanins, but the genetic basis of this trait remains unclear. In this study, we mapped the embryo spot trait to a 6.78-Mb region at the end of chromosome 10 using an F 2 population derived from a cross between spotted and spotless plants. The recombination rate in the candidate region is severely suppressed, posing challenges for the map-based cloning of the underlying gene and suggesting large-scale rearrangements in this region. A de novo genome assembly of the spotted individual and a comparative genomic analysis to the reference genome of spotless potato revealed a 6.49-Mb inversion present in the spotted plant genome. The left breakpoint of this inversion occurred in the promoter region of an R2R3 MYB transcription factor gene that is highly expressed in the cotyledon base of spotted embryos but is not expressed in that of spotless embryos. This study elucidated the genetic basis for embryo spot formation in potato and provides a foundation for future cloning of the causative gene.