Quantification of pharmaceutical related biological activity in effluents from wastewater treatment plants in UK and Japan

While pharmaceuticals are now routinely detected in aquatic environments, we know little of the biological activity their presence might provoke. It is estimated that nearly 40% of all marketed pharmaceuticals are G protein-coupled receptors (GPCRs) acting pharmaceuticals. Here, we applied an in-vitro assay, called the TGFα shedding assay, to measure the biological activities of GPCRs-acting pharmaceuticals present in effluents from municipal wastewater treatment plants in the United Kingdom (UK) and Japan from 2014 to 2016. The results indicated that compounds were present in the wastewater with antagonistic activities against angiotensin (AT1), dopamine (D2), adrenergic (β1), acetylcholine (M1), and histamine (H1) receptors in both countries. The most consistent and powerful antagonistic activity was against the H1, D2, and AT1 receptors at up to microgram-antagonist-equivalent quantity/L. Chemical analysis of the same UK samples was also conducted in parallel. Comparing the results of the bioassay with the chemical analysis indicated (1) the existence of other D2 or M1 receptor antagonists besides sulpiride (D2 antagonist) or pirenzepine (M1 antagonist) in wastewater and (2) that there might be a mixture effect between agonist and antagonistic activities against β1 receptor. GPCR-acting pharmaceuticals should be paid more attention in the environmental monitoring and toxicity testing in future studies

Analysis of quantum conductance of carbon nanotube junctions by the effective mass approximation

The electron transport through the nanotube junctions which connect the different metallic nanotubes by a pair of a pentagonal defect and a heptagonal defect is investigated by Landauer's formula and the effective mass approximation. From our previous calculations based on the tight binding model, it has been known that the conductance is determined almost only by two parameters,i.e., the energy in the unit of the onset energy of more than two channels and the ratio of the radii of the two nanotubes. The conductance is calculated again by the effective mass theory in this paper and a simple analytical form of the conductance is obtained considering a special boundary conditions of the envelop wavefunctions. The two scaling parameters appear naturally in this treatment. The results by this formula coincide fairly well with those of the tight binding model. The physical origin of the scaling law is clarified by this approach.Comment: RevTe

Second nationwide surveillance of bacterial pathogens in patients with acute uncomplicated cystitis conducted by Japanese Surveillance Committee from 2015 to 2016: antimicrobial susceptibility of Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, and Staphylococcus saprophyticus

The Japanese Surveillance Committee conducted a second nationwide surveillance of antimicrobial susceptibility patterns of uropathogens responsible for acute uncomplicated cystitis (AUC) in premenopausal patients aged 16–40 years old at 31 hospitals throughout Japan from March 2015 to February 2016. In this study, the susceptibility of causative bacteria (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus saprophyticus) for various antimicrobial agents was investigated by isolation and culturing of organisms obtained from urine samples. In total, 324 strains were isolated from 361 patients, including E. coli (n = 220, 67.9%), S. saprophyticus (n = 36, 11.1%), and K. pneumoniae (n = 7, 2.2%). The minimum inhibitory concentrations (MICs) of 20 antibacterial agents for these strains were determined according to the Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) manual. At least 93% of the E. coli isolates showed susceptibility to fluoroquinolones and cephalosporins, whereas 100% of the S. saprophyticus isolates showed susceptibility to fluoroquinolones and aminoglycosides. The proportions of fluoroquinolone-resistant and extended-spectrum β-lactamase (ESBL)-producing E. coli strains were 6.4% (13/220) and 4.1% (9/220), respectively. The antimicrobial susceptibility of K. pneumoniae was retained during the surveillance period, while no multidrug-resistant strains were identified. In summary, antimicrobial susceptibility results of our second nationwide surveillance did not differ significantly from those of the first surveillance. Especially the numbers of fluoroquinolone-resistant and ESBL-producing E. coli strains were not increased in premenopausal patients with AUC in Japan

The whole blood transcriptional regulation landscape in 465 COVID-19 infected samples from Japan COVID-19 Task Force

「コロナ制圧タスクフォース」COVID-19患者由来の血液細胞における遺伝子発現の網羅的解析 --重症度に応じた遺伝子発現の変化には、ヒトゲノム配列の個人差が影響する--. 京都大学プレスリリース. 2022-08-23.Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a recently-emerged infectious disease that has caused millions of deaths, where comprehensive understanding of disease mechanisms is still unestablished. In particular, studies of gene expression dynamics and regulation landscape in COVID-19 infected individuals are limited. Here, we report on a thorough analysis of whole blood RNA-seq data from 465 genotyped samples from the Japan COVID-19 Task Force, including 359 severe and 106 non-severe COVID-19 cases. We discover 1169 putative causal expression quantitative trait loci (eQTLs) including 34 possible colocalizations with biobank fine-mapping results of hematopoietic traits in a Japanese population, 1549 putative causal splice QTLs (sQTLs; e.g. two independent sQTLs at TOR1AIP1), as well as biologically interpretable trans-eQTL examples (e.g., REST and STING1), all fine-mapped at single variant resolution. We perform differential gene expression analysis to elucidate 198 genes with increased expression in severe COVID-19 cases and enriched for innate immune-related functions. Finally, we evaluate the limited but non-zero effect of COVID-19 phenotype on eQTL discovery, and highlight the presence of COVID-19 severity-interaction eQTLs (ieQTLs; e.g., CLEC4C and MYBL2). Our study provides a comprehensive catalog of whole blood regulatory variants in Japanese, as well as a reference for transcriptional landscapes in response to COVID-19 infection

DOCK2 is involved in the host genetics and biology of severe COVID-19

「コロナ制圧タスクフォース」COVID-19疾患感受性遺伝子DOCK2の重症化機序を解明 --アジア最大のバイオレポジトリーでCOVID-19の治療標的を発見--. 京都大学プレスリリース. 2022-08-10.Identifying the host genetic factors underlying severe COVID-19 is an emerging challenge. Here we conducted a genome-wide association study (GWAS) involving 2, 393 cases of COVID-19 in a cohort of Japanese individuals collected during the initial waves of the pandemic, with 3, 289 unaffected controls. We identified a variant on chromosome 5 at 5q35 (rs60200309-A), close to the dedicator of cytokinesis 2 gene (DOCK2), which was associated with severe COVID-19 in patients less than 65 years of age. This risk allele was prevalent in East Asian individuals but rare in Europeans, highlighting the value of genome-wide association studies in non-European populations. RNA-sequencing analysis of 473 bulk peripheral blood samples identified decreased expression of DOCK2 associated with the risk allele in these younger patients. DOCK2 expression was suppressed in patients with severe cases of COVID-19. Single-cell RNA-sequencing analysis (n = 61 individuals) identified cell-type-specific downregulation of DOCK2 and a COVID-19-specific decreasing effect of the risk allele on DOCK2 expression in non-classical monocytes. Immunohistochemistry of lung specimens from patients with severe COVID-19 pneumonia showed suppressed DOCK2 expression. Moreover, inhibition of DOCK2 function with CPYPP increased the severity of pneumonia in a Syrian hamster model of SARS-CoV-2 infection, characterized by weight loss, lung oedema, enhanced viral loads, impaired macrophage recruitment and dysregulated type I interferon responses. We conclude that DOCK2 has an important role in the host immune response to SARS-CoV-2 infection and the development of severe COVID-19, and could be further explored as a potential biomarker and/or therapeutic target

Experimentelle Untersuchung über den Einfluss des Quecksilberdampfes auf die Organfermente 1. Über den Einfluss auf die Leberautolyse

Bei diesem Versuche wird der Einfluss des Quecksilberdampfes auf den autolytischen Prozess in der Leber studiert, wonach der Quecksilberdampf diesen Progress fördernd oder hemmend bewirkt: nämlich 150 mg und 228 mg nichtkoagulierbare Stickstoffhaltige Substanz (Kontroll: 128 sowie 110 mg bei 0 mg Hg) bei geringeren Dose und 74 mg (Kontroll: 106 mg bei 0 mg Hg) bei grösserer (15.7 mg Hg) respectiv

Eph受容体の自己活性化を制御する脱リン酸化酵素Ptproの同定と、その網膜視蓋投射系における役割

　神経回路網の形成は高次神経機能発現のための基盤であり､その複雑な分子機構の解明は神経科学における最重要テーマの1つである｡網膜視蓋投射系(retinotectalsystem)は特異的神経結合が形成される仕組みを解明するための研究材料として昔から盛んに使用されてきた｡網膜視蓋投射における分子機構の全容を明らかにするためには､それに関わる分子群を網羅的に同定し総合的な解析を進めることが有効な手段であると考えられる｡統合神経生物学研究部門ではこれまでに､RestrictionlandmarkcDNAscanning(RLCS)法を用いて､発生期のニワトリ網膜において領域特異的に発現する遺伝子を多数同定してきた｡ RLCS法によって単離されてきた遺伝子の中には､遺伝子の発現調節を行なう様々な転写調節因子群､細胞間の情報伝達に機能する分泌性因子群に加えて､膜タンパク質群､細胞内情報伝達に関わる酵素群および細胞内骨格系の分子群などの､ガイダンスに直接的､間接的に関与すると思われる分子群が多数含まれていた｡彼は本研究において領域特異的な投射形成過程において視神経成長円錐内にどのようなシグナル伝達機構が働いているかを明らかにするために､RLCS法で単離されてきた分子を中心に視神経軸索ガイダンスに関わる分子の分子間相互作用をmammalian two-hybrid法によって網羅的に解析した｡ Mammaliantwo-hybrid法は､哺乳類培養細胞を用いて二つのタンパク質の相互作用を調べる方法である｡その結果､これまでに知られていなかった分子間相互作用を複数検出することができた｡この中には､ EphB2とPtproの相互作用が含まれていた｡　Eph受容体は､そのリガンドであるephrinの結合に伴うチロシン残基の自己リン酸化によって活性化する｡しかしながら､Eph受容体を負に制御するプロテインチロシンホスファタ-ゼ(PTPs)は､これまで不明であった｡彼は､PtproこそがEph受容体の自己活性化を抑制するPTPではないかという仮説のもとに解析を進めた｡まず初めにPTPのSubstrate-trapping mutantを用いた解析によって､ PtproとEph受容体の間の特異的な相互作用を明らかにした｡続いて､PtproがEph受容体ファミリーのサブファミリーであるEphA受容体とEphB受容体の両方を効率よく脱リン酸化することを明らかにした｡培養細胞に種々の受容体型pTPとEph受容体を共発現させると､ Eph受容体の脱リン酸化は､ Ptproのみによって特異的に行われ､他のPTPsはEph受容体を脱リン酸化しなかった｡この結果から､ ptproによってEph受容体が基質として特異的に認識されていることが強く示唆された。　生化学的な解析から､ PtproはEph受容体の膜近傍領域の特定のリン酸化チロシンを脱リン酸化することが明らかとなった｡膜近傍領域のチロシンはEph受容体のファミリー分子間で保存されており､そのリン酸化はEph受容体の活性化と下流へのシグナル伝達に必須とされている｡従って､ Ptproは活性化状態にあるEph受容体の量を調節していると考えられた｡彼はさらに解析を進め､ ephrin-A2を用いてstripeアツセイとcollapseアツセイを行なうことにより､Ptproが視神経軸素のephrin-A2への感受性を調節していることを実証した｡ Stripeアツセイとは､視蓋の前側または後ろ側から調製した膜画分のカーペットをニトロセルロースフィルター上に交互にstripe状に敷き詰めて､その上に網膜組織片を置いて軸素を伸長させる実験系であり､成長円錐は視蓋前側の膜画分と後ろ側の膜画分を選択しながら伸長することになる｡今回のstripeアッセイでは､視蓋の膜画分の代わりにephrin-A2を用いており､成長円錐はephrin-A2が吸着したカーペットと吸着していないカーペットを選択しながら伸長することになる｡collapseアッセイとは､成長円錐の退縮(collapse)と呼ばれる形態変化を指標にして成長円錐の伸長を阻害する分子を同定するための簡便なアッセイ系である｡今回のcollapseアッセイではephrin-A2を網膜から伸長した視神経に対して加えて､成長円錐の形態変化を観察している｡ Ephrin-A2を用いたstripeアツセイの結果から､ Eph受容体の発現量(活性)がもともと高い網膜司側からの軸乗が､野生型ptpro(ptpro(wT))の過剰発現により本来のephrinに対する感受性を失うこと､および､ Eph受容体の発現量(活性)がもともと低い網膜鼻側からの軸索が､ドミナントネガティブ変異体Ptpro(ptpro(DA))の強制発現によりephrinに対する感受性を獲得することが示された｡ Collapseアツセイからも同様の結果が得られた｡以上の結果はPtproが視神経軸索のephrin-A2への感受性を調節していることを示している｡　最後に､視神経におけるPtproによるEph受容体の活性調節の生理的意義を明らかにするために､ニワトリ腔を用いてinvivoの網膜視蓋投射への影響を調べた｡ Ptpro(WT)の過剰発現またはptpro(DA)の強制発現や､RNAiを用いたPtproの発現抑制を行なうことによって､網膜祝蓋投射における異常の有無を解析した｡ Ptpro(WT)をニワトリ腔網膜に過剰発現させた場合､ EphA3の発現量(活性)の高い網膜耳側からの軸乗は､正しい投射位置(視蓋前側)を越えて視蓋の中程まで伸長し､まばらなarborを形成していた｡これはptproの過剰発現により､ Eph受容体の活性化が抑制されたためであるど考えられる｡一方､ ptpro(DA)を強制発現させた場合､あるいはpEproの発現抑制を行った場合､本来視蓋後側でarborを形成する網膜鼻側からの軸索は､視蓋前側でもarborを形成した｡同時に､背側網膜からの軸索は､arborの形成位置が視蓋背側方向へ拡散した｡これは､それぞれ､Eph受容体がptpro(DA)のドミナントネガティブ効果､あるいはptproの発現抑制によって､本来の状態よりも強く活性化されたためであると考えられる｡　本研究において､彼は､ 1)PtproがEph受容体の自己活性化を抑制する特異的な脱リン酸化酵素であること､ 2)PtproがEph受容体の活性を制御することによって網膜視蓋投射において重要な役割を担っていることを明らかにした｡本研究は､ PtproがEph受容体の活性を調節するホスフアタ-ゼであることを､ invitroとinvivoの両方で示した初めての研究である