The authors discovered that circular RNAs are significantly enriched in the mouse brain and can be visualized in situ, near synapses. They observed that many circRNAs change their abundance during synaptogenesis and also following neuronal homeostatic plasticity, suggesting a function for circRNA in regulating synaptic development and plasticity. Circular RNAs (circRNAs) have re-emerged as an interesting RNA species. Using deep RNA profiling in different mouse tissues, we observed that circRNAs were substantially enriched in brain and a disproportionate fraction of them were derived from host genes that encode synaptic proteins. Moreover, on the basis of separate profiling of the RNAs localized in neuronal cell bodies and neuropil, circRNAs were, on average, more enriched in the neuropil than their host gene mRNA isoforms. Using high-resolution in situ hybridization, we visualized circRNA punctae in the dendrites of neurons. Consistent with the idea that circRNAs might regulate synaptic function during development, many circRNAs changed their abundance abruptly at a time corresponding to synaptogenesis. In addition, following a homeostatic downscaling of neuronal activity many circRNAs exhibited substantial up- or downregulation. Together, our data indicate that brain circRNAs are positioned to respond to and regulate synaptic function.

The human genome harbors a large number of sequences encoding for RNAs that are not translated but control cellular functions by distinct mechanisms. The expression and function of the longer transcripts namely the long noncoding RNAs in the vasculature are largely unknown.Here, we characterized the expression of long noncoding RNAs in human endothelial cells and elucidated the function of the highly expressed metastasis-associated lung adenocarcinoma transcript 1 (MALAT1).Endothelial cells of different origin express relative high levels of the conserved long noncoding RNAs MALAT1, taurine upregulated gene 1 (TUG1), maternally expressed 3 (MEG3), linc00657, and linc00493. MALAT1 was significantly increased by hypoxia and controls a phenotypic switch in endothelial cells. Silencing of MALAT1 by small interfering RNAs or GapmeRs induced a promigratory response and increased basal sprouting and migration, whereas proliferation of endothelial cells was inhibited. When angiogenesis was further stimulated by vascular endothelial growth factor, MALAT1 small interfering RNAs induced discontinuous sprouts indicative of defective proliferation of stalk cells. In vivo studies confirmed that genetic ablation of MALAT1 inhibited proliferation of endothelial cells and reduced neonatal retina vascularization. Pharmacological inhibition of MALAT1 by GapmeRs reduced blood flow recovery and capillary density after hindlimb ischemia. Gene expression profiling followed by confirmatory quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction demonstrated that silencing of MALAT1 impaired the expression of various cell cycle regulators.Silencing of MALAT1 tips the balance from a proliferative to a migratory endothelial cell phenotype in vitro, and its genetic deletion or pharmacological inhibition reduces vascular growth in vivo.

Cellular metabolism was recently shown to regulate endothelial cell phenotype profoundly. Whether the atheroprotective biomechanical stimulus elicited by laminar shear stress modulates endothelial cell metabolism is not known.Here, we show that laminar flow exposure reduced glucose uptake and mitochondrial content in endothelium. Shear stress-mediated reduction of endothelial metabolism was reversed by silencing the flow-sensitive transcription factor Krüppel-like factor 2 (KLF2). Endothelial-specific deletion of KLF2 in mice induced glucose uptake in endothelial cells of perfused hearts. KLF2 overexpression recapitulates the inhibitory effects on endothelial glycolysis elicited by laminar flow, as measured by Seahorse flux analysis and glucose uptake measurements. RNA sequencing showed that shear stress reduced the expression of key glycolytic enzymes, such as 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase-3 (PFKFB3), phosphofructokinase-1, and hexokinase 2 in a KLF2-dependent manner. Moreover, KLF2 represses PFKFB3 promoter activity. PFKFB3 knockdown reduced glycolysis, and overexpression increased glycolysis and partially reversed the KLF2-mediated reduction in glycolysis. Furthermore, PFKFB3 overexpression reversed KLF2-mediated reduction in angiogenic sprouting and network formation.Our data demonstrate that shear stress-mediated repression of endothelial cell metabolism via KLF2 and PFKFB3 controls endothelial cell phenotype.