background image

 

Analgesic targets identified in mouse sensory neuron 
somata and terminal pain translatomes.  

 

M. Ali Bangash

1

, Cankut Cubuk

2

, Federico Iseppon

1

, Rayan Haroun

1

, Ana P. Luiz

1

Manuel Arcangeletti

1

, Samuel J. Gossage

1

, Sonia Santana-Varela

1

, James J. Cox

1

Myles J. Lewis

2

, John N. Wood

1*

 and Jing Zhao

1

 

1

 Molecular Nociception Group, Wolfson Institute for Biomedical Research, University 

College London WC1E 6BT, UK 

2

 Centre for Experimental Medicine and Rheumatology, William Harvey Research Institute, 

Barts and The London School of Medicine and Dentistry, Queen Mary University of London, 
London, EC1M 6BQ, UK 

*Corresponding Authors 

Drs Bangash, Cubuk, and Iseppon are equal first authors. 

Correspondence to 

j.wood@ucl.ac.uk

 or jing02.zhao@ucl.ac.uk 

 

Abstract 

The  relationship  between  transcription  and  protein  expression  is  complex.  We 

identified polysome-associated RNA transcripts in the somata and central terminals of 

mouse sensory neurons in control, painful (+ Nerve Growth Factor (NGF)) and pain-

free  conditions  (Nav1.7  null  mice).  The  majority  (98%)  of  translated  transcripts  are 

shared  between  male  and  female  mice  in  both  the  somata  and  terminals.  Some 

transcripts are highly enriched in the somata or terminals. Changes in the translatome 

in  painful  and  pain-free  conditions  include  novel  and  known  regulators  of  pain 

pathways.  Antisense  knockdown  of  selected  somatic  and  terminal  polysome-

associated  transcripts  that  correlate  with  pain  states  diminished  pain  behaviour. 

Terminal-enriched transcripts encoding synaptic proteins (e.g. Synaptotagmin), non-

coding  RNAs,  transcription  factors  (e.g.  Znf431),  proteins  associated  with  trans-

synaptic  trafficking  (HoxC9),  GABA  generating  enzymes  (Gad1  and  Gad2)  and 

neuropeptides  (Penk).  Thus,  central  terminal  translation  may  well  be  a  significant 

regulatory locus for peripheral input from sensory neurons. 

 

 

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

Introduction 

Sensory neurons are essential to drive almost all pain conditions and so their 

biology is of keen interest for analgesic drug development.  Sensory neuron-specific 

transcripts,

1

 mRNA transcriptional profiles

2,3

 and proteomic studies

4,5

 have been used 

to examine sensory neurons in control and pain states. Distinct rather than common 

sets  of  transcriptional  responses  are  hallmarks  of  different  pain  stimuli

2

  suggesting 

that a number of mechanisms drive pain from the periphery. RNA-Sequencing (RNA-

seq)  is  often  used  to  characterise  sensory  neurons  but  may  miss  low  abundance 

RNAs.

6

 In addition, transcription is not necessarily coupled to protein translation and 

mRNA levels are not sufficient to predict protein concentrations.

7

 In cells as large as 

sensory  neurons,  with  processes  of  up  to  a  meter  in  length  in  humans,  protein 

synthesis does not only occur in somata. Axonal protein synthesis has been observed

8

 

whilst  presynaptic  protein  synthesis  in  CNS  neurons  has  been  causally  related  to 

neurotransmitter release.

9

 The control of mRNA transport from soma to terminals is 

complex and incompletely understood.

10

 

 The  central  terminals  of  sensory  neurons  are  a  key  regulatory  site  in  pain 

pathways,  as  exemplified  by  Nav1.7  null  mutant  mice,  where  deficits  in  the  central 

terminals  leads  to  loss  of  neurotransmitter  release  resulting  in  a  pain-free 

phenotype.

11,12

  Thus  defining  which  proteins  are  selectively  translated  in  sensory 

neuron terminals is potentially important and provides information that is not revealed 

by  transcriptional  analysis.  In  this  study,  we  have  used  the  technique  of 

immunoprecipitating polysomes that are actively engaged in protein synthesis, so that 

we can identify ribosome-associated mRNAs in dorsal root ganglion (DRG) sensory 

neurons. Translating ribosome affinity purification (TRAP) exploits an epitope tagged 

(eGFP-L10)  ribosomal  protein  as  a  target  for  antibodies  that  enable  translating 

polysomes  to  be  isolated.

13,14

  This  approach  has  been  used  to  examine    somatic 

translatomes in sensory neurons in neuronal injury

15

 and neuropathic pain.

16

 These 

studies have also shown potential sexual dimorphism in prostaglandin signalling from 

somatic sensory translatomes.

17

     

We modified the somatic-TRAP method (see methods) to enable specific enrichment 

and isolation of ribosome-bound actively translating mRNAs from both the somata and 

the central terminals of sensory neurons.  We coupled the TRAP method with a DRG-

specific  Cre  recombinase,  using  Advillin-Cre  to  enable  DRG  neuron-specific  eGFP 

tagging  of  sensory  neuron  ribosomes.  This  enables  isolation  of  actively  translating 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

mRNAs from both sensory neuronal somata and central terminals. We asked whether 

the translatome was gender specific, and if it changed in painful or pain free conditions.  

We  used  Nerve  Growth  Factor  (NGF)  to  lower  pain  thresholds  and  the  Nav1.7 

knockout mouse as  a pain-free mouse model to examine pain related alterations in 

translated  proteins.  We  examined  some  identified  pain-related  transcripts  using 

antisense  oligonucleotides  to  block  translation  to  test  any  significant  role  in  pain 

behaviour. Here we describe the somatic and terminal translatome of mice and define 

known  and  novel  analgesic  targets  involved  in  pain  pathways  identified  with  TRAP 

technology.   

Results

 

The technology employed to define ribosome-associated transcripts in the somata and 

terminals  of  sensory  neurons  is  described  in  Figure  1.  In  order  to  isolate  mRNAs 

translated  in  soma  and  central  terminals  of  DRG  neurons,  we  used  the  eGFP-L10 

line,

18

 in which Cre-mediated recombination activated expression of the 60S ribosomal 

subunit,  L10a  (RPL10a)  tagged  to eGFP.  We  crossed  the  eGFP-L10a  line  with  the 

Advillin-Cre  line  which  expresses  Cre  in  all  DRG  sensory  neurons  (Fig  1A), 

permanently labelling the ribosomes in both somata and central terminals with GFP.

19

 

We  sought  to  visualise  tagged  ribosomes  using  immunocytochemistry  with  GFP 

antibodies, detecting GFP in both the DRG soma and central terminals in the spinal 

cord  (Fig  1B),  confirming  TRAP  can  label  ribosomes  in  central  DRG  synapses.  We 

confirmed  the  somatic  ribosomal  labelling  with  GFP  using  RT-PCR  (Fig  1Ci)  and 

immunoblotting  using  GFP  antibodies  (Fig  1Cii).  The  mRNA  bound  to  ribosomes 

represents a very small fraction of total mRNA especially so in the central terminals 

and  GFP-L10a  levels  from  spinal  cord  were  thus  below  the  detection  level  of 

immunoblotting  (Fig  1Cii),  whilst  the  lack  of  a  RT-PCR  signal  in  terminal  samples 

suggests that the ribosomal subunits  are not themselves translated in the  terminals 

but originate in the soma.  

In  order  to  assess  the  level  of  background  mRNA  non-specifically  binding  to 

immunoglobulins, beads or protein L, we examined the signal from eGFP-L10a lines 

without  Cre,  detecting  no  GFP  signal  (Fig1B,  Ci,  and  Cii)  and  detecting  negligible 

amounts  of  total  mRNA  immunoprecipitated  from  these  Cre-negative  samples. 

Therefore, the immunoprecipitation of GFP-tagged ribosomal-mRNA complexes from 

dissected DRG and spinal cord seems to reflect polysome-associated mRNA in these 

samples.  

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

We  needed  to  generate  mice  in  different  pain  states,  and  we  selected  Advillin-Cre 

floxed Nav1.7 null mutant mice as pain free examples,

12

 as well as normal mice treated 

with NGF as a model for inflammatory pain (Figure 1D, E)

20

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

Figure 1: TRAP Strategy for polysomes isolation and sequencing 

A

  Generation  of  Adv-Cre-eGFPL10  mice.  eGFP  L10  mice  with  an  upstream  floxed 

stop sequence were mated with Adv-Cre mice to generate DRG specific GFP-tagging 

of ribosomes.  

B

 Somatic and Central Terminal TRAP Strategy: Immunocytochemistry of DRG and 

Spinal Cord slices showing GFP-tagged ribosomal expression using polyclonal anti-

GFP  antibody.  Scale  Bar:  50μm.  Tagged  ribosomes  were  affinity  purified  using 

monoclonal anti-GFP antibodies before DGE analysis.  

C

  RT-PCR  detection  (

i

)  and  immunoblotting  (

ii

)  of  GFP-tagged  ribosomes  from 

somatic and central terminal lysates. 

D

 NGF-

evoked increased pain sensitivity was measured using the Hargreaves’ test in 

both male and female mice. 

The  acute  pain-free  status  of  Advillin-Cre  Nav1.7  null  mice  was  confirmed  with 

measurements of thermal (

i

) and mechanical (

ii

) thresholds. 

Mean latencies and withdrawal thresholds in 

D

 and 

E

 were compared using unpaired 

t-test. * = p<0.05; **** = p<0.0001. 

Sex-specific translatomes? 

We analysed somatic ribosome bound mRNAs (the translatome) from dissected DRGs 

from  Adv-Cre-GFPL10a  mice  using  RNA-seq.  We  compared  male  Adv-Cre; 

eGFPL10a samples directly with female samples (Fig 2A). The alternative method of 

normalizing the TRAP IP (translatome) to the unbound 

supernatant (“transcriptome”)

14

 

is likely to dilute the sensory neuron translatome because the unbound fraction from 

a heterogenous tissue such as the spinal cord or DRG will contain many non-neuronal 

mRNAs.  

The  potential  problem  of  low-level  contamination  of  RNA  transcripts  in  our  TRAP 

samples is to some extent obviated by the fact that concentrating on high read number 

altered transcripts in different protocols is likely to reflect specific immunoprecipitation 

profiles.  We  sequenced  20,480  genes  from  somatic  male  and  female  Adv-Cre; 

eGFPL10a  DRGs,  out  of  which  460  were  differentially  expressed  (Fig  2A,  B,  and 

Tables S1, S2).  

Since TRAP isolates ribosome-bound mRNAs in a cell-type specific manner, we tested 

the  specificity  of  our  TRAP  IP  by  examining  the  expression  of  non-neuronal  DRG 

genes (e.g. 

GFAP

) and found them to be completely absent from IP samples (Fig 2E). 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

This  confirms  the  specificity  of  the  TRAP  pull  down.  We  have  listed  all  sequenced 

genes with read counts, fold changes, log2 fold changes and p-values in a series of 

supplementary tables that link to each of the Volcano Figures (Figure S1 and Tables 

S1-S9). 

Advillin-Cre; eGFPL10a somatic and terminal translatomes are shared by male 

and female mice 

Despite the low abundance of ribosome-bound mRNA in central terminals of DRGs, 

we  were  able  to  successfully  isolate  and  sequence  the  terminal  translatome  from 

pooled dissected spinal cords from Advillin-Cre; eGFPL10a mice (Fig. 2B). Although 

we sequenced a higher number of low-read number genes in the terminal compared 

to  the  somatic  TRAP,  this  likely  represented  a  higher  background  from  the  greater 

mass of spinal cord tissue.    

Comparing  male  and  female  DRG  sensory  neuron  total  translatomes  directly,  we 

identified a small fraction of sex specific transcripts (116 of 20480 genes), indicating 

predominantly shared pain pathways including key pain genes (Fig 2C, D). We tested 

the specificity of our terminal IP by examining the expression of non-neuronal DRG 

genes (for example GFAP) and postsynaptic dorsal horn neuronal genes (for example 

PDYN absent in normal DRG neurons

21

) which were found to be entirely absent in our 

transcriptome data sets (Fig 2E).  

 

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

Figure 2: Sex differences in male and female translatomes 

A

 Volcano plot showing differentially expressed translated genes in the soma between 

male (n=6) and female (n=6) samples. Statistical analysis by Wald test using DESeq2. 

Genes on the left side of the plot are upregulated in females and upregulated male 

genes are shown on the right side. Non-significant genes are shown in grey, significant 

genes (p<0.05) with log

2

 fold change < 1 with blue and significant genes with log

2

 fold 

change > 1 are represented with red colour. X-axis and y-axis show, log

2

 fold change 

and  -log

10

  p-value,  respectively.  Complete  data  comprising  read  numbers  and  fold 

increase (log

2

) with p-values are presented in excel format in table S1. 

B

 Same as in 

A

, but  the volcano plot shows the genes expressed in  the terminals. 

Complete  data  comprising  read  numbers  and  fold  increase  (log

2

)  with  p-values  are 

presented in excel format in table S2. A volcano plot showing pooled data from somata 

and terminals is detailed in figure S1. 

C

 Bar plot comparing the expression levels of known pain genes in male (in blue) and 

female (in red) somata.  

D

 Bar plot comparing the expression levels of known pain genes in male (in blue) and 

female (in red) terminals.  

E

  Heatmap  showing  the  Log  read  counts  of  different  non  neuronal  genes.  The 

expression  of  these  genes  is  very  low  when  compared  to  control  genes  (Nefl  and 

Nefm) expressed at similar levels in soma and terminals translatomes. 

Normalized read counts in 

C

 and 

D

 were compared using unpaired t-test. 

 

The vast majority  (>98%) of  the translatome was  shared between male and female 

mice  suggesting  predominantly  shared pain  mechanisms,  including  key  pain  genes 

(e.g. 

Scn9a

Scn10a

)  (Fig  2C,  Tables  S1,  S2).  These  numbers  are  consistent  with 

recent TRAP-seq studies

22,23

, including a  study of sex differences from TRAP samples  

in Nav1.8+ neurons

24

. In total DRG neuronal samples we found a small increase in 

Ptgds

  mRNA  in  female  mouse  somata  with  low-read  numbers  (See  Table  S1)  

consistent with the data in Tavares-Ferreira 

et al.

24

 

When comparing somatic male and female translatome data we found that 

Piezo1

, a 

mechanosensitive  channel,  was  upregulated  in  females  although  transcript  levels 

were low. In female terminals, 

Kcnq1ot1

 is 8-fold enriched 

– this is a long ncRNA that 

is  known  to  interact  with  chromatin.

29

  Intriguingly 

Xist

,  which  is  totally  absent  from 

somatic translatomes, is found in central terminals and enriched in female mice.

25

 This 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

gene, crucial for X-inactivation, may associate with polysomes like other ncRNAs but 

its  mechanisms  of  action  remain  uncertain. 

Nhsl2

  is  a  cytoplasmic  calcium-binding 

protein 20-fold upregulated in females that is linked to Nance-Horan syndrome.

26

 

In male somata, the gene 

Chchd2

 implicated in stress responses to low oxygen was 

upregulated 20-fold with high read numbers

27

 whilst 

Jpot1

, which encodes a nuclear 

envelope protein, was 50-fold upregulated. Very interestingly, the mRNA encoding the 

isoform  of  ribosomal  protein  RPS4X  is  30-fold  enriched  in  the  male  translatome, 

suggesting  that  there  is  a  potential  for  gender  specific  differences  in  ribosomal 

composition at the terminals.

28

  

The  top  genes  differentially  upregulated  in  male  terminals  include  the  translational 

control gene 

Eif2s3y

28

 which is 30-fold upregulated in males, and is known to enhance 

synaptic efficacy in male but not female mice. Its overexpression is linked to autism.

29

 

Scarna2

  is  an  ncRNA  that  has  multiple  functions  in  DNA  repair  and  is  30-fold 

upregulated in males, whilst 

Amigo2

 has been implicated in synaptic function and cell-

cell interactions, and is 20-fold upregulated in males.

30

 

Taken  together  the  results  support  the  claim  that  terminal  translatome  transcripts 

accurately  reflect  transcripts  present  in  sensory  neurons  but  generally  absent  from 

other cell types (Table S2). The fact that major pain related genes are shared by male 

and female mice led us to focus on male mice to minimise animal usage. 

 

Distinct translatomes in somata and terminals 

Although 90% of transcripts  were common to terminal and soma translatomes, and 

those present at very low read levels potentially included some contaminating material, 

about  5%  of  transcripts were enriched either in  the soma or in  the terminals,  (1704 

genes from a total of 20,480 examined) some more than 30-fold (Figure 3 and S2, and 

Table S3). There were some interesting findings. For example, 

Penk

 mRNA encoding 

the  enkephalins,  was  substantially  enriched  in  the  terminals  and  absent  from  the 

soma, a finding consistent with recent insights into opioid signalling within the spinal 

cord and regulation of pain pathways.

12

 In contrast,  Calcitonin Gene Related Peptide 

(CGRP)    genes  were  principally  translated  in  the  soma,  perhaps  because  these 

peptides play  an important  role at the peripheral terminal in regulating blood flow.

31

 

Voltage-gated  sodium  channels  are  a  topic  of  interest  for  pain  studies,  and  Nav1.1 

was enriched in the terminals of sensory neurons, whilst Nav1.7, Nav1.8 and the key 

regulator of Nav1.8 expression p11 (S100A10) were substantially enriched in somatic 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

 

polysomes.

32

  Enzymes  associated  with  the  production  of  GABA  (Gad1  and  Gad2) 

were enriched in the translatome with high read numbers.

33

 The complete data are to 

be  found  in        supplementary  tables  and  potential  functions  are  debated  in  the 

discussion section.  

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

10 

 

 

Figure 3: Somatic versus terminal translatomes 

A

  Volcano  plot  showing  differentially  expressed  translated  genes  between  somata 

(n=6) and terminal (n=6) samples. Genes on the left side of the plot are upregulated 

in somata and upregulated terminal genes are shown on the right side. Non-significant 

transcripts are grey, significant genes (p<0.05) with log2 fold change < 1 with blue and 

significant genes with log

2

 fold change > 1 are represented with a red colour. x-axis 

and  y-axis  show,  log

2

  fold  change  and  -log

10

  p-value,  respectively.  Complete  data 

comprising read numbers and fold increase (log

2

) with p-values are presented in table 

S3.  Futher  comparisons  between  somata  and  terminal  genes,  as  well  as  gene 

enrichment pathways in both conditions, are detailed in figure S2. 

B

  Antisense  oligonucleotide  (ASO)  inhibition  of  terminal  translatome  transcripts 

Nos1ap  lowers heat  and mechanical  pain  thresholds.  Mice  (n=10) were  tested  with 

the von Frey (

i

), Hargreaves’ (

ii

) and Randall Selitto (

iii

) tests before (baseline) and 

after ASO intrathecal injection (treated).  

C

  Antisense  oligonucleotide  (ASO)  inhibition  of  terminal  translatome  transcripts 

Nos1ap  lowers heat  and mechanical  pain  thresholds.  Mice  (n=10) were  tested  with 

the von Frey (

i

), Hargreaves’ (

ii

) and Randall Selitto (

iii

) tests before (baseline) and 

after ASO intrathecal injection (treated). Substantially diminished pain behaviour was 

apparent in both 

B

 and 

C

. Experiments using control ASOs are shown in figure S3. 

D

 Cancer induced bone pain is attenuated by ASO knockdown of Gnas. Limb use and 

weight bearing were improved with ASO knockdown.  

E

 ASO knockdown targeting combined lncRNAs Malat1, Kcnq1ot1, and Snhg11 leads 

to  lowered  heat  pain  behaviour  as  measured  with  a  Hargreaves’  apparatus. 

Experiments silencing individual lncRNAs are shown in figure S4.  

Motor impairment tests for 

B

C

, and 

are shown in figure S5. 

Mean latencies and withdrawal thresholds in 

B

C

, and 

E

 were compared using paired 

t-test. Limb scores and weight-bearing fractions in 

D

 were compared using restricted 

maximum likelihood analysis (REML). * = p<0.05; *** = p<0.001. 

 

We  investigated  the  role  of  some  peripherally  enriched  transcripts  using  antisense 

knock-down. 

Nos1ap

  has  been  linked  to  neuropathic  pain  in  global  knock-out 

studies.

34

 It is also implicated in neuropathic pain in mice and some progress has been 

made in developing blockers of interactions with NOS. Our data suggest that terminal 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

11 

 

Nos1ap

 plays a role in pain induction. 

Gnas

 is an interesting and complex imprinted 

gene  that  encodes  the  alpha  subunit  of  the  adenyl  cyclase  activating  complex  Gs. 

Gain-of-function  mutations  in 

GNAS

  are  associated  with  painful  conditions  in 

humans.

35

  We  found  a  clear  inhibition  of  thermal  and  mechanical  acute  pain  with 

antisense oligonucleotides (ASO) directed against 

Gnas

 delivered intrathecally, whilst 

control  scrambled ASOs were inactive (Figures 3B, C, and Figure S3A, B). Given the 

role of adenyl cyclases in inflammatory pain, this is an interesting potential target for 

localised pain  therapies.  To  further  check this  hypothesis,  we  tested  the  translation 

knockdown  of 

Gnas

  in  a  mouse  model  of  cancer-induced  bone  pain  using  three 

intrathecal injections of ASOs against 

Gnas

 (Figure 3D). The knockdown of this gene 

resulted in a modest reduction of pain-like behaviour associated with this model, as 

assessed by limb-use scoring and weight-bearing. Statistical analyses indicated that 

the  knockdown  of 

Gnas

  expression  slowed  down  the  reduction  of  the  limb-use 

significantly compared to control mice (Figure 3Di) (REstricted Maximum Likelihood 

(REML) analysis, p-value=0.0486). While the improvement of weight-bearing following 

Gnas

  knockdown  was  apparent,  it  failed  to  reach  an  0.05  level  of  statistical 

significance  (REML,  p-value=  0.0537,  Figure  3Dii).  It  is  likely  that  our  antisense 

protocols  will  diminish  both  transcript  levels  as  well  as  the  translation  of  candidate 

target  genes.  Nevertheless,  if  there  is  less  mRNA  to  translate,  this  approach  still 

relates to the role of the translatome in regulating pain pathways. 

The  TRAP  RNA-seq  data  not  only  identified  protein-coding  mRNAs  but  also  a 

significant number of non-coding RNAs that were associated with the sensory neuron 

ribosomes

36

.  This  is  consistent  with  previous  polysome  profiling  data  where  it  was 

found that the majority (70%) of cytoplasmic-expressed long non-coding (lnc) RNAs 

have more than half of their cytoplasmic copies associated with polysomal fractions

37

We  focused  on  three  high  read  number  ncRNAs  associated  with  sensory  neuron 

polysomes. 

Malat1

38

Kcnq1ot1

39

 and 

Snhg11

40

 and found that antisense knockdown 

could lower heat pain thresholds when all three ncRNAS were targeted, without any 

effect  shown  from  the  scrambled  control  ASOs  (Figure  3E,  Figure  S3C).  However, 

individually targeted ASOs did not have any statistically significant effect (Figure S4), 

suggesting a minor contribution to heat thresholds of the tested ncRNAs. Whether the 

sensory neuron polysome-associated lncRNAs identified here actively participate in 

regulating translation, or have other ribosomal functions, in different pain states merits 

further investigation.

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

12 

 

NGF-induced pain states alter translatome activity 

In order to address potential alterations in the translatome int pain states, we used the 

well  characterised  inflammatory  mediator  NGF  to  sensitise  mouse  tissues  globally 

(Figure  1D).  We  then  used  TRAP  technology  to  compare  the  polysome-associated 

transcripts in an NGF-evoked pain state with normal mice (Tables S4, S5). A number 

of studies have examined translational alterations in NGF-evoked pain states in mice, 

but these events do not seem to be mirrored in the polysome-associated transcripts 

that we identified

41

Nerve growth factor acting through TrkA is known to sensitise pain pathways at the 

level  of  sensory  neuron  activation.  We  examined  the  alterations  in  the  soma  and 

terminals comparing NGF-treated samples with control samples. We found 268 genes 

of  20,480  examined  were  dysregulated  in  the  soma,  whilst  more  changes  (369 

transcripts) were altered in the terminal from the 20,480 examined (Figure 4).   

 

Figure 4: NGF-induced transcripts in somatic and terminal translatomes 

Volcano  plots  showing  differentially  expressed  translated  genes  between  NGF 

enriched  (n=6)  and  control  (n=6)  samples  in  the  somata  (

A

)  and  terminals  (

B

). 

DESeq2 was used for statistical analysis. Genes on the left side of the plot are down 

regulated  by  NGF  and  NGF  upregulated  genes  are  shown  on  the  right  side.  Non-

significant genes are in grey, significant genes (p<0.05) with log

2

 fold change < 1 with 

blue and significant genes with log

2

 fold change > 1 are represented with red colour. 

x-axis and y-axis show, log

2

 fold  change and  -log

10

 p-value, respectively. Complete 

data  comprising  read  numbers  and  fold  increase  (with  log

2

)  with  p-values  are 

presented  in  excel  format  in  tables  S4  and  S5.  Histograms  detailing  the  gene 

enrichment pathways in both conditions are shown in figure S6. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

13 

 

 

A range of mRNAs  were  upregulated in the somatic translatome on NGF treatment 

(Figure 4A). These included mitochondrial proteins that could be involved in increased 

metabolic  activity  in  activated  sensory  neurons, 

Unc79

  which  encodes  the  mouse 

homologue of UNC79,

42

 which is a subunit of the  sodium ion leak channel NALCN, 

and 

Dok4

,  a  transmembrane  tyrosine  kinase  receptor  involved  in  regulating  neurite 

outgrowth during nervous system development

43

.  

In  terminals  (Figure  4B)  we  found  that 

Gcn1

,  whose  encoded  protein  enhances 

translation  by  removing  stalled  ribosomes  and  is  associated  with  polysomes,  was 

strongly  upregulated  consistent  with  increased  protein  synthesis.

44

  Other  enhanced 

transcripts  included  phenol  sulfotransferase 

Sult1a1,

45

  whose  human  homologue  is 

highly  inducible  by  dopamine  and  is  part  of  a  family  of  proteins  thought  to  protect 

neurons from neurotoxicity,

46

 as well as

Tmem252

 thought to play a possible role in 

kidney  function.

47

  Bioinformatic  analysis  links  enhanced  glutamatergic  synapse 

activity as well as PI3 Kinase Akt signalling activity with the terminals  to NGF -induced 

enhanced pain states 

– in agreement with such enhanced activity found in the spinal 

cord in chronic pain (Figure S6)

48

.   

Pain-free Nav1.7 null mouse translatomes 

We examined the alteration in translatomes in the pain free Nav1.7 null mouse (Figure 

5,  Tables  S6,  S7).  Amongst  genes  downregulated  in  the  somatic  translatome  are 

several that  were not detected in microarray analysis of  Nav1.7 null DRG

49

. Genes 

shown  in  Figure  5  could  be  potential  mediators  in  pain  pathways.  132  genes  were 

down regulated in soma and 557 were lower in terminals of pan-DRG pain-free Nav1.7 

null mice.  

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

14 

 

Figure  5:  Altered  translatomes  in  Nav1.7  null,  pain-free  mice  soma  and 

terminals. 

Volcano plots showing differentially expressed translated genes between Nav1.7 null 

(n=6) and control (n=6) samples in the somata (

A

) and terminals (

B

).  Genes on the 

left  side  of  the  plot  are  down  regulated  in  Nav1.7  nulls  and  upregulated  genes  are 

shown on the right side. Non-significant genes are in grey, significant genes (p<0.05) 

with log

2

 fold change < 1 with blue and significant genes with log

2

 fold change > 1 are 

represented with red colour. X-axis and y-axis show, log

2

 fold  change and  -log

10

 p-

value, respectively. Complete data comprising read numbers and fold increase (log

2

with p-values are presented in excel format in tables S6 and S7. Histograms detailing 

the gene enrichment pathways in both conditions are shown in figure S7. 

 

Amongst the  genes downregulated in Nav1.7 null somata (Figure 5A), the 

Clock

 gene 

is  a  bHLH  transcription  factor  that  controls  the  expression  of  the  Per  genes  that  in 

DRG regulates neuronal excitability with a circadian rhythm.

50

 

Mrgprd

 is a GPCR that 

is  activated  by  enkephalins  and  other  ligands.

51

  Protein  kinase  C  theta  (

Prkcq

)  is  a 

calcium-independent  serine-threonine kinase involved in  neurotransmitter release.

52

 

Tyrosine hydroxylase (

Th

) generates dopamine from tyrosine that then gives rise to 

catecholamines all of which are implicated in pain regulation. Casein kinase 1 gamma 

1  (

Csnk1g1

)  phosphorylates  acidic  proteins  on  serine  and  threonine  and  has  been 

linked to epilepsy

53

Within  the  terminals  (Figure  5B),  transcripts  reduced  in  the  Nav1.7  null  mice 

translatome  include 

Ppp6r1

,  a  phosphatase  that  may  be  involved  in  NF-kappa  B 

signalling.

54

 

Mepce

  is  involved  in  RNA  methylation  and  enhances  Pol2  dependent 

transcription.

55

   

Tssc4

 is a tumour suppressor implicated in a large range of pathologies.

56

 

Chp1

 is a 

key component  of the Na/H exchanger and is a calcium binding EF hand protein.

57

 

Inflammatory  pain  as  well  as  intracellular  pH  control  are  linked  to  these  proteins. 

Hhipl1

 is a hedgehog interacting protein linked to morphogenesis and differentiation.

58

 

Bioinformatic  analysis  shows  diminished  glutamatergic  and  dopaminergic  synapse 

activity in  Nav1.7 nulls, and oxidative phosphorylation genes are also downregulated  

in both somata and terminals in the pain free state. This fits with less sensory neuron 

activity in the absence of nociceptive input. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

15 

 

Identifying translated proteins that correlate with pain states 

Now  that  we  had  the  repertoires  of  translated  genes  in  pain-free  and painful  states 

from  somata  and  terminals  of  DRG  sensory  neurons,  we  were  able  to  focus  on 

translated  genes  that  correlate  strongly  with  enhanced  pain  and  examine  their 

potential significance using antisense knock-down behavioural assays (Figure 6).  

 

Figure 6: Differences in gene expression between NGF-treated and NaV1.7 null 

mice soma and terminals. 

Scatter plots showing differentially expressed translated genes between Nav1.7 null 

(n=6)  and  NGF  treated  (n=6)  samples  in  the  somata  (

A

)  and  terminals  (

B

).  Non-

significant  genes  are  not  showed;  significant  genes  (p<0.05)  in  the  NGF  vs  WT 

comparison are shown in green, whereas significant genes (p<0.05) in the 1.7 null vs 

WT comparison are shown in blue. X-axis and y-axis show log

2

 fold change for the 

two comparisons. Complete data comprising read numbers and fold  increase (log

2

with p-values are presented in excel format in tables S8 and S9. Histograms detailing 

the gene enrichment pathways in both conditions are shown in figure S8. 

 

We examined the relative expression of promising candidate genes in pain states, in 

the pain free mouse and the wild type controls to select potential targets for antisense 

experiments.  Volcano  plots  are  shown  in  Figure  4,  5,  and  6,  where  a  number  of 

potential targets are identified. 

We  compared  expression  of  some  of  the  most  promising  candidate  genes  in  the 

somata of mice as shown in Figure 7A, where the relative expression is colour coded. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

16 

 

 

Figure  7:  Pain-related  somatic  transcripts  and  effects  of  transcript  ASO 

knockdown on acute pain behaviour. 

A

  Color-coded  levels of  expression  in  individual mice  (abscissa)  for  transcripts  that 

show a level of ribosome association with enhanced pain levels

Relative levels of expression of transcripts shown in (

A

) derived from supplementary 

tables 4,6, and 8, together with Pearson’s correlation coefficient and the respective p 

value of the correlation. 

ASO knockdown targeting combined Sdcbp, Ttyh3, and Wdr91 genes show a mild 

effect on mechanical sensation. 

ASO  knockdown  targeting  Necab2  leads  to  lowered  acute  mechanical  pain 

behaviour. 

i

 = von Frey test, 

ii

 

= Hargreaves’ heat test, 

iii

 = Randall Selitto test in both 

C

 and 

D

Motor impairment tests for 

C

 and 

are shown in figure S5. 

Mean latencies and withdrawal thresholds in 

C

 and 

D

 were compared using paired t-

test. * = p<0.05. 

 

We found some transcripts were present at very low levels in both pain free and normal 

mice  but  highly  expressed  with  NGF  (e.g. 

Wdr91

59

Cav2

),  whilst  others  showed  a 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

17 

 

gradation  of  increased  expression  that  correlated  with  enhanced  pain  states  (e.g. 

Sdcbp

60

Rgs4

61

) (Figure 7B). 

Sdcbp

 or syntenin is associated with kainate receptor 

expression  whilst  the 

Necab

  family  of  genes  are  neuronal  specific

60

  and 

Necab2

  is 

associated with mGlu receptors linked to autism and neurodegeneration

62,63

. Sensory 

neuron  glutamate  receptors  have  been  implicated  in  altered  pain  states. 

Ttyh3

,  a 

chloride channel, has been implicated in epilepsy, chronic pain, and viral infections.

64

 

Related channels have been reported to form Ca

2+

- and cell volume-regulated anion 

channels structurally distinct from any characterized protein family with potential roles 

in  cell  adhesion,  migration,  and  developmental  signalling. 

Wdr91

  is  implicated  in 

neurodegeneration  and  lysosome  function.

59

 

Psme3

  activates  the  proteosome,

65

 

whilst 

Cav2

 is a caveolin-like molecule of unknown function. 

Mtmr3

 or Myotubularin-

related protein regulates the cell cycle.

66

 

Ncaph2

 is implicated in cognitive decline and 

AD,

67

 whilst 

Rgs4

 is linked to schizophrenia and G protein function. 

Rac1

 is a small 

GTPase linked to the inflammasome

68

 and 

Uhrf1bp11

 is a lipid transfer bridge.

69

  

We decided to test an individual transcript 

Necab2

, and in addition mix three sets of 

antisense oligonucleotides for a further experiment because we have a large number 

of potential targets, in order to minimise animal use. We selected 

Sdcbp

, a syndecan-

binding protein that shows excellent translational correlation with enriched expression 

after  NGF  treatment  and  lower  expression  in  NaV1.7  null  mice;

70

 

Ttyh3

,

52

  a  large 

conductance  calcium-activated  chloride  channel  that  presents  high  expression  in 

NGF-treated mice and is absent in Na

V

1.7 nulls, and 

Wdr91

, a negative regulator of 

the PI3 kinase activity which is selectively translated only after NGF-dependent pain 

induction.  This  mix  showed  a  minor  effect  on  mechanical  thresholds  using  the  Von 

Frey apparatus and Randall Selitto apparatus, and little to no effect on heat sensation 

(Figure 7C). 

We  also  examined  the  effect  of  antisense  oligonucleotides  delivered  intrathecally 

directed against the single target 

Necab2

, which is NGF-induced and absent in pain-

free samples (Figure 7D). This protein is a neuronal calcium-binding protein that binds 

to and modulates the function of  two  or  more  receptors,  including adenosine  A(2A) 

receptors  and  metabotropic  glutamate  receptor  type  5  that  are  implicated  in  pain 

pathways.  The  inhibition  of 

Necab2

  expression  resulted  in  a  diminution  in  noxious 

mechanosensation as measured with the Randall-Selitto apparatus,  with little effect 

on heat sensing. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

18 

 

Changes in TRAP data from cell bodies contrasts with changes in central terminals, 

where  proteins  synthesised  may  be  expected  to play  some  role  in  interactions  with 

spinal  cord  neurons  and  central  pain  pathways  (Tables  S8,  S9).  Once  again,  we 

exploited  colour  coded  tables  to  summarise  interesting  transcripts  that  show  pain-

related expression. Two uncharacterised transcripts, 

Gm4202

 and 

Gm10033

, showed 

an inverse correlation to pain and were not further investigated. 

Zfp105

 (ZNF35) is a 

retinoic acid regulated transcription factor.

71

 

Rps6ka3

 is a member of the ribosomal 6 

kinase family that play a wide-ranging role in signal transduction.

72

 BCR is a GTPase 

activating protein that also acts on tyrosine kinases. 

Thoc7

 has an important role in 

RNA translocation from the nucleus as well as viral release.

73

  

We  examined  antisense  knockdown  of  transcripts  like 

Thoc7

  that  show  a  pain 

correlation in terms of local protein synthesis (Figure 8).  

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

19 

 

Figure 8: Pain-related central terminal transcripts and effects of transcript ASO 

knockdown on acute pain behaviour. 

A

  Color-coded  levels of  expression  in  individual mice  (abscissa)  for  transcripts  that 

show a level of ribosome association with enhanced pain levels

Relative levels of expression of transcripts shown in (

A

) derived from supplementary 

tables 5, 7, and 9, together with Pearson’s correlation coefficient and the respective p 

value of the correlation. 

ASO knockdown targeting Ube2f leads to lowered acute mechanical and thermal 

pain behaviour. 

ASO knockdown targeting PP1r15b leads to lowered acute mechanical and thermal 

pain behaviour. 

E

  ASO  knockdown  targeting  Zfp362  shows  no  significant  change  in  acute  pain 

behaviour.

 

F

 ASO knockdown targeting Thoc7 leads to lowered acute mechanical pain behaviour.

 

i

 = von Frey test, 

ii

 

= Hargreaves’ heat test, 

iii

 = Randall Selitto test in 

C

D

,

 E

,

 

and

 F

.  

Motor impairment tests for 

C

D

,

 E

, and

 F 

are shown in figure S5. 

Mean  latencies  and  withdrawal  thresholds  in 

C

,

  D

,

  E

  and 

F

  were  compared  using 

paired t-test. * = p<0.05; ** = p<0.01. 

 

Other  terminally  translated  proteins  further  investigated  include 

Ube2f

,  a  ubiquitin 

conjugating  enzyme  involved  in  neddylation  that  is  known  to  play  a  role  in  pain 

pathways,  and  to  stabilise  voltage  gated  sodium  channel  activity. 

Ppp1r15b

  is  a 

fascinating molecule that is regulated by glutamate receptor activity that controls its 

kinase  or  phosphatase  inhibitory  activity.

74

  Intriguingly,  this  protein  can  control  the 

activity of 

Eif2

, a key control for local translation. Thus, both proteins show a clear link 

to  pain  pathways.  Lastly, 

Zfp362

  is  assumed  to  be  a  transcription  factor. 

Pafah1b3

 

removes an acetyl group from PAF: its function is uncertain, but it seems to have a 

key role in brain development.

75

 

 

Knockdown  of  both 

Ube2f

  and 

Ppp1r15b

  showed  a  significant  reduction  of  both 

mechanical  and  thermal  sensitivity  across  all  the  battery  of  tests  used,  highlighting 

even  more  their  potential  role  in  pain  pathways  (Figure  8C,  D). 

Thoc7

  showed  a 

significant  increase  in  mechanical  thresholds  when  using  the  Randall-Selitto 

apparatus, whereas knockdown of 

Zfp362

 did not show any effect on any of the pain 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

20 

 

tests performed (Figure 8E, F). For all antisense experiments, motor coordination was 

measured with a rotarod apparatus, and no impairment was observed (Figure S5).

 

Discussion 

Pain  pathways  depend  on  sensory  neuron  neurotransmitter  input  into  the  central 

nervous system evoked by damaging stimuli. The molecular organisation of the first 

synapse is incompletely understood and mainly rely on immunocytochemical studies. 

Protein synthesis is finely regulated at several stages, from transcription to translation 

and  trafficking.  Single  cell  RNA-seq  has  given  helpful  insights  into  cellular  diversity 

and  function,  but  there  are  limitations  including  the  inability  to  detect  low  level 

transcripts, altered transcripts during circadian changes, and further changes caused 

by isolation of single cells from their normal milieu. Unfortunately, proteomic analysis 

is relatively insensitive, making single cell proteomic analysis at present problematic. 

There  are  thus  significant  gaps  in  our  knowledge  of  the  structure  of  the  central 

terminals of sensory neurons, and potential changes that may occur in acute or chronic 

pain  states.  One  interesting  element  in  the  physiology  of  sensory  neurons  is  the 

existence  of  local  protein  synthesis  at  axon  terminals.  We  have  adapted  the  TRAP 

technology developed by Liu et al

18

 to examine proteins synthesised both in cell bodies 

and at the central terminals that may have a role in synaptic function. By comparing 

polysome-associated transcripts in pain states with those in normal or pain-free states, 

we  have  identified  several  mRNAs  that  could  play  a  role  in  pain  pathways. 

Interestingly, there is no obvious link between the translatome and the transcriptome  

in the somata of sensory neurons.

7

 Similarly, the mechanism and signals that result in 

mRNA translocation are poorly understood.

76

 There are no obvious consensus 

5’ or 

3’  UTR  sequences  linked  to  central  terminal  polysome-associated  transcripts.  We 

have  used  bioinformatic  tools  to  classify  genes  that  are  co-ordinately  regulated  in 

response to altered pain states. These data are presented in Figure S6-S8.  

A broad range of transcripts have been identified in this TRAP analysis, including data 

that  suggest  the  vast  majority  of  translatome  transcripts  are  common  to  male  and 

female mice.  ncRNAs are present. These polysome-associated lncRNAs frequently 

have  long  ‘pseudo’  5’UTRs  and  are  5’  capped,  features  that  are  important  for 

ribosomal engagement and also nonsense-mediated decay.

37,77,78

 For the majority of 

known ribosome-associated lncRNAs, it is still unclear whether they are engaged by 

the  ribosomes  for  translation  (e.g.  producing  short/micro  peptides),

79-81

  help  to 

regulate  protein  translation,

82-85

  inertly  reside  in  ribosomes  or  are  degraded  by  the 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

21 

 

ribosome as a mechanism to control the cellular lncRNA  population.

37

 However, for 

some  specific  lncRNAs  their  translation  regulation  function  is  known.  For  example, 

lincRNA-p21 associates with polysomes and suppresses the translation of JUNB and 

CTNNB1 mRNAs.

83

 In contrast, the natural antisense transcript to ubiquitin carboxy-

terminal hydrolase L1 (AS-Uchl1), promotes the translation of Uchl1 by base pairing 

with its sense gene at a SINEB2 element and helps associate the sense mRNA with 

the active translating polysome.

82

   

Genes that seem to play a role in pain pathways include a range of functional proteins. 

Mitochondrial  genes  that  may  play  a  role  in  the  increased  activity  found  in  active 

sensory neurons signalling pain states have been identified (e.g.COX, see Figure S6). 

Other  interesting  transcripts  that  are  clearly  involved  in  pain  pathways  (e.g. 

Penk

show  no  altered  levels  of  translatome  association.

86

  The  rate  of  translation  of 

polysome associated genes may be regulated by kinase and phosphatases acting on 

eukaryotic  initiation  factors  like  EIF2,  and  such  enzymes  (e.g. 

Ppp1r15b

  are  also 

present in the central translatome, and so relative read counts may not give a complete 

picture of effective translation.

61

 

Bioinformatic analysis (Figure S8) shows that enhanced pain leads to more activity of 

genes  involved  in  oxidative phosphorylation, synaptic  vesicle activity,  as one  would 

suspect if sensory neurons were more actively signalling in pain states.  

One striking observation is the presence of transcription factors in the central terminal 

translatome. 

HoxC9

  has  been  proposed  to  shuttle  across  membranes

87

  and  other 

terminal Hox genes (for example 

Hoxc8

) are implicated in motor neuron specification. 

It is an intriguing possibility that Hox proteins translated at sensory neuron terminals 

could exert functional effects on motor neurons.

88

   

We  have  used  antisense  oligonucleotides  to  examine  a  role  for  some  of  the 

translatome  mRNAs  in  acute  pain  and  provide  evidence  that  some  do  indeed 

contribute to pain states. These reagents may diminish mRNA levels in general rather 

than  those  associated  with  polysomes,  but  the  net  effect  of  diminishing  protein 

production should be the same. We first checked two terminally enriched candidates, 

the G-protein regulatory protein 

Gnas

 and the Nitric Oxide synthase regulatory protein 

Nos1ap

, both of which seem to play a role in acute pain. The novel genes that have 

so far not been linked to pain pathways were identified by correlating expression with 

enhanced  pain  states.  Within  the  soma  we  found  regulators  of  kainate  receptor 

expression  (

Sdcbp

)  as  well  as  metabotropic  glutamate  receptors  (

Necab2

).

50,51

  A 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

22 

 

novel unique anion channel potentially activated by calcium (

Ttyh3

) was also identified 

as well as 

Cav2

, a caveolin

–like protein of unknown function. Both 

Wdr91

 and 

Ncaph2

 

are  implicated  in  neurodegeneration,  whilst 

Uhrf1bp1l

  is  a  lipid  transfer  bridge  and 

Psme3

  activates  the  proteosome. 

Rgs4

  regulates  G-protein  signalling  and  is  a 

schizophrenia  risk  factor  gene. 

Rac1

  is  linked  to  innate  immunity  and  the 

inflammasome whilst 

Zfp362

 is a potential transcription factor without activity in acute 

pain. Tables S4-S9 contain complete rank ordered lists of altered genes with P values 

and read counts. 

Our functional studies demonstrate a clear role in acute pain for the terminally enriched 

transcripts 

Gnas

 and 

Nos1Ap

, as well as 

Ppp1r15b

 that regulates translational activity 

via  Eif  proteins, 

Thoc7

  that  regulates  RNA  transport  and 

Ube2f

  a  regulator  of 

neddylation are also linked to pain. Neither scrambled ASO controls nor 

Zfp362

 ASOs 

showed any effect on pain behaviour (Figure 8E, Figure S3).  Within the soma, 

Necab2

 

was  a  strong  candidate  that  showed  a  major  effect  on  mechanical  pain.    With  the 

current availability of targeted delivery systems and advances in gene therapy, these 

targets are worthy of further study in other models of human chronic pain. In the future 

it would be helpful to appraise more complex pain states like chronic inflammatory and 

neuropathic pain with the substantial number of candidate genes identified, but in the 

interest  of  minimising  animal  suffering,  candidates  that  have  some  genetic  links  to 

human pain (e.g. 

Ttyh3

) should be prioritised.  

Acknowledgements

 

We acknowledge with gratitude the following sources of funding: Versus Arthritis UK 

(21950), Medical Research Council (MR/V012509/1; 571476), and Cancer Research 

UK (185341). This work acknowledges the support of the National Institute for Health 

Research Barts Biomedical Research Centre (NIHR 203330). The views expressed 

are  those  of  the  authors  and  do  not  represent  those  of  the  NHS,  NIHR  or  funding 

bodies. 

Author Contributions 

Conceptualization,  M.A.B.,  J.Z.,  and  J.N.W.;  Formal  Analysis,  C.C.,  M.J.L.; 

Investigation,  M.A.B.,  F.I.,  A.P.L.,  M.A.,  R.H.,  S.J.G.,  S.S-V.;  Resources,  F.I.,  R.H., 

S.J.G., S.S-V; Data Curation, C.C.; Visualization, F.I., C.C., M.A.B.; Writing 

– Original 

Draft, J.N.W., J.Z., C.C., F.I.; Writing 

– Review and Editing, F.I., R.H., J.J.C., M.J.L., 

J.Z., J.N.W.; Supervision, J.N.W., J.Z., M.J.L.; Funding Acquisition, J.N.W., M.J.L.; 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

23 

 

Declarations of Interest 

The authors declare no competing interests. 

STAR METHODS 

KEY RESOURCES TABLE 

REAGENT or RESOURCE 

SOURCE 

IDENTIFIER 

Antibodies 

19C8 anti-EGFP 

Heintz Lab; 
Rockefeller University 

 

AB_2716737; Htz-GFP-
19C8

 

19F7 anti-EGFP 

Heintz Lab; 
Rockefeller University 

 

AB_2716736; Htz-GFP-19F7

 

Alexa 488

 conjugated goat anti

mouse 

Invitrogen 

Cat. # A32723

 

goat anti

rabbit IgG

HRP 

Jackson 
Immunoresearch Labs 

AB_2313567;  
Cat. # 111-035-003 

goat anti

mouse IgG

HRP 

Jackson 
Immunoresearch Labs 

AB_2338511; 
Cat. # 

115-035-116

 

Chemicals, peptides, and recombinant proteins 

rRNasin 

Promega 

Cat. # N2511 

Superasin 

Applied Biosystems 

Cat. # AM2696 

TRIzol 

Invitrogen 

Cat. # 15596026

 

iScript Reverse Transcription Supermix 

Bio-Rad 

Cat. # 1708840 

SsoAdvanced Universal SYBR Green 
Supermix 

Bio-Rad 

Cat. # 1725270 

Critical commercial assays 

MyOne T1 Dynabeads 

Invitrogen 

Cat. # 65601 

RNA Nanoprep kit 

Agilent 

Cat. # 400753 

Quant-it Ribogreen kit 

Invitrogen 

Cat. # R11490 

Pierce BCA protein assay kit 

Sigma-Aldrich 

Cat. # 71285-3 

Super Signal West Dura 

Thermo Scientific 

Cat. # 34075 

SMART-Seq v4 ultra-low Input RNA Kit 

Takara Bio 

Cat. # 634891 

Deposited data 

RNA-Seq source data 

See Tables S1-9 

N/A 

Read counts and sample annotation files 

Figshare 

https://figshare.com/s/3e706
e13702a2fc40885

 

Behavioural assays data 

Figshare 

https://figshare.com/s/7bf8e1
bac93abfc51d98

  

Experimental models: Cell lines 

Lewis lung carcinoma (LL/2) cells 

ATCC 

CRL-1642

 

Experimental models: Organisms/strains 

Mouse: Na

V

1.7 flox 

Nassar et al., 2004

 

N/A 

Mouse: Advillin Cre

 

Zhou et al., 2010

 

N/A 

Mouse: NaV1.8 Cre 

Nassar et al., 2004

 

RRID:IMSR_JAX:036564

 

Mouse: eGFP-L10a 

Liu J et al., 2014

 

RRID:IMSR_JAX:024750

 

Oligonucleotides 

Primers for mouse genotyping 

See Table 2 

N/A 

Software and algorithms 

BBMap software v.38.94 

JGI 

https://jgi.doe.gov/data-and-
tools/software-tools/bbtools/

 

R studio 

https://rstudio.com

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

24 

 

HiPathia v.2.10

 

Hipatia 

http://hipathia.babelomics.or
g/

 

Prism 

Graphpad 

https://www.graphpad.com/

 

RESOURCE AVAILABILITY 

Lead contact  

Further information and requests for resources and reagents should be directed to and 

will be fulfilled by the lead contact, John N. Wood (

j.wood@ucl.ac.uk

).

 

Materials availability  

This study did not generate any new unique reagents.  

Data and code availability   

Data is available from the lead contact on reasonable request.  

Complete  data  comprising  read  numbers,  fold  increase  (log

2

)  and  p-values  are 

presented in tables S1-S9. 

TRAP  gene  expression  counts  and  sample  annotation  files,  as  well  as  behavioural 

assays 

data 

files, 

are 

deposited 

on 

Mendeley 

data 

at 

https://data.mendeley.com/preview/ppj2ptnpgz?a=0b4c72a3-e21c-4bf3-a8e4-

1d0e5b7abcc9

.

 

 

EXPERIMENTAL MODEL DETAILS 

Animals 

All  experiments  were  performed  in  compliance  with  the  UK  Animals  (Scientific 

Procedures)  Act  1986,  under  a  Home  Office  project  licence  (PPL  413329A2).  Mice 

were housed in a 12-h light/dark cycle with 

ad libitum

 provision of food and water. All 

mice were acclimatized for 1 week to the facility before the start of experiments. Mice 

were housed in individually ventilated cages (Techniplast GM500 Mouse IVC Green 

line)  containing  Lignocel  bedding  with  a  maximum  of  5  adult  mice  per  cage.    All 

experiments were carried out using adult male and female mice. Mice were euthanized 

by CO

2

 asphyxiation followed by cervical dislocation.  

Mice in pain free and painful conditions were tested, using Nav1.7 null mutant mice 

generated by crossing floxed Nav1.7 with Advillin-Cre. Mice in pain were generated 

by systemic injection of NGF. 

 

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

25 

 

Generation of eGFP-L10a mice:  

eGFP-L10a  mice  were  obtained  from  the  Jackson  laboratory.  Homozygous  or 

Heterozygous eGFP-L10a were then crossed with either Nav1.8-cre or Adv-cre mice 

to obtain Cre; eGFP-L10a heterozygote mice. All experiments were performed in 8-12 

weeks old male and female mice. Details of primers used for genotyping are available 

in table 1. 

Table 1: Primers used for genotyping.  

Sequences are listed as 5’-3’. 

Target 

FORWARD PRIMER 

REVERSE PRIMER 

NaV1.7 flox 

NaV1.7 WT (382 b.p.) 

CAGAGATTTCTGCATTAGAA
TTTGTTC 

GCAAATCATAATTAATTCATG
ACACAG 

NaV1.7 flox (527 b.p.) 

CAGAGATTTCTGCATTAGAA
TTTGTTC 

GCAAATCATAATTAATTCATG
ACACAG  

or 

AGTCTTTGTGGCACACGTTAC
CTC 

NaV1.7 KO (395 b.p.) 

CAGAGATTTCTGCATTAGAA
TTTGTTC 

GTTCCTCTCTTTGAATGCTGG
GCA 

Advillin Cre 

Advillin WT (480 b.p.) 

CCCTGTTCACTGTGAGTAG

AGTATCTGGTAGGTGCTTCCA

Cre (180 b.p.) 

CCCTGTTCACTGTGAGTAG

GCGATCCCTGAACATGTCCA
TC 

NaV1.8 Cre 

NaV1.8 WT (258 b.p.) 

CAGTGGTCAGGCTGTCACC

ACAGGCCTTGAAGTCCAACT

Cre (346 b.p.) 

CAGTGGTCAGGCTGTCACC

AAATGTTGCTGGATAGTTTTT
ACTGCC 

eGFP-L10a 

eGFP-L10a (300 b.p.) 

CAAAGGGAGCTGCAGTGGA
GTA 

CCGAAAATCTGTGGGAAGTC 

eGFP-L10a WT (297 b.p.) 

ATTGCATCGCATTGTCTGAG  CCGAAAATCTGTGGGAAGTC 

 

 

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

26 

 

METHOD DETAILS 

Translating Ribosome Affinity Purification (TRAP): 

TRAP assay was performed as described

89

 with slight modifications.  Briefly,  affinity 

matrix  was  prepared  by  incubating  MyOne  T1  Dynabeads  (Life  Technology)  with 

biotinylated  protein  L  and  monoclonal  19C8  and  19F7  eGFP  antibodies

90

.      All  the 

bilateral  DRGs  or  Spinal  Cords  from  3  male  or  female  mice  were dissected  on  ice, 

pooled  and  homogenized  in  low  salt  buffer,  followed  by  extraction  of  post-nuclear 

fraction at 1000 

g

 spin. This fraction was then homogenized in non-denaturing 1% NP-

40  buffer  followed  by  isolation  of  post-mitochondrial  fraction  at  12000 

g

  spin.  GFP 

tagged  ribosomes  were  then  isolated  by mixing  the post-mitochondrial  fraction  with 

the pre-prepared affinity matrix of eGFP antibodies and beads overnight at 4

o

C. After 

washing  the  beads  in  high-salt  buffer,  the  ribosome  bound  RNA  was  eluted  and 

purified using RNA Nanoprep kit (Agilent). Finally, the isolated ribosomal bound RNA 

was  quantified  using  Quant-it  Ribogreen  kit  (Invitrogen).  All  buffers  had  100  ug/ml 

cycloheximide  (Sigma)  with  10ul/ml  rRNasin  (Promega)  and  Superasin  (Applied 

Biosystems)  to  inhibit  RNAases,  while  all  reactions  were  carried  out  in  RNAse-free 

tubes (Ambion).  

Reverse Transcriptase (RT)- qPCR: 

DRGs  from  all  the  segments  or  spinal  cords  were  dissected  from  three  mice  and 

pooled.  RNA  was  extracted  using  TRIzol  Reagent  (Invitrogen)  according  to  the 

manufacturer's  instructions.  Reverse  transcription  was  performed  using  iScript 

Reverse  Transcription  Supermix  for  reverse  transcriptase

–qPCR  following  the 

supplied protocol by Invitrogen. Complementary DNA amplification was performed in 

triplicate, using SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix (Bio-Rad).  

Immunohistochemistry:  

Following anaesthesia, mice were trans-cardially perfused with PBS, followed by 4% 

paraformaldehyde  in  PBS.  DRGs  and  spinal  cord  were  dissected  and  incubated  in 

fixative for 4h at 4°C, followed by 30% sucrose in PBS overnight at 4°C. Tissue was 

embedded in O.C.T. (Tissue

Tek) and snap

frozen in a dry ice/2

methylbutane bath. 

DRG  and  spinal  cord  cross  cryosections  (20μm)  were  collected  on  glass  slides 

(Superfrost Plus, Polyscience) and stored at −80°C until further processing. For GFP

tag  immunohistochemistry  in  DRGs  and  spinal  cord,  sections  were  incubated  in 

blocking  solution  (4%  horse  serum,  0.3%  Triton  X

100  in  PBS)  for  1h  at  room 

temperature,  followed by  incubation  in  mouse  anti

GFP  antibody  (C7  or  F8)  diluted 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

27 

 

1:200  in  blocking  solution  overnight  at  4°C. Following  three  washes  in  PBS,  bound 

antibody was visualised using an Alexa 488

 conjugated goat anti

mouse secondary 

antibody (1:1000, Invitrogen). Fluorescence images were acquired on confocal laser 

scanning microscope (LSM 780, Zeiss). 

Immunoblotting: 

Proteins  for  immunoblots  were  isolated  from  freshly  excised  DRG  or  spinal  cord 

followed by homogenization in RIPA lysis buffer as described previously

91

. The nuclear 

fraction and cell debris were removed by centrifugation at 

20,000 

g

 for 15 min at 4°C. 

Protein concentrations were determined with Pierce BCA protein assay kit, and then 

samples  of  40 

μg  were  separated  on  SDS–PAGE  gel  in  Bio

Rad  Mini

PROTEAN 

Vertical  Electrophoresis  Cell  System  and  blotted  to  the  Immobilin

P  membrane 

(IPVH00010, Millipore) in transfer buffer (25 mM Tris

–HCl, pH 8.3, 192 mM glycine, 

0.1%  SDS  and  20%  methanol)  for  1 h  at  100 V  with  a  Bio

Rad  transfer  cell 

system. The membrane was blocked in blocking buffer [5% nonfat milk in PBS

–Tween 

buffer (0.1% Tween 20 in 1× PBS)] for 1 h at room temperature and then incubated 

with primary antibody, anti-GFP (C7, 1:1000) in blocking buffer overnight at 4°C. The 

membrane  was  washed  three  times  with  TBS

–Tween  (20 mM  Tris,  150 mM  NaCl, 

0.1% Tween 20, pH 7.5) and then incubated with secondary antibody goat anti

mouse 

or  goat  anti

rabbit  IgG

HRP  (1:4,000;  Jackson  ImmunoResearch  Laboratories)  in 

TBS

–Tween at room temperature for 2 h. Detection was performed using a Western 

Lightning  Chemiluminescence  Reagent  (Super  Signal  Western  Dura,  Thermo 

Scientific) and exposed to BioMax film (Kodak). 

RNA-Seq Analysis:

  

RNA integrity of ribosome-bound mRNA samples from three replicates was assessed 

using  RIN  and  DV200  scores. SMART-Seq  v4  ultra-low  RNA (Takara  Bio)  library 

preparation  protocol  was  used  to  generate  cDNA  libraries  and  sequencing  was 

performed  on  an Illumina  HiSeq 2 instrument  with  150  bp  reads  according  to  the 

manufacturer’s instructions. Samples with 50M reads were sequenced using a 2×150-

base-pair (BP) paired-end configuration. After demultiplexing, Illumina adapters and 

nucleotides  with  poor  quality  were  trimmed  using  bbduk  from  the  BBMap  software 

v.38.94. The mouse reference genome, Gencode release v28 (GRCm39), was edited 

by 

concatenation 

of 

the 

eGFP 

sequence 

retrieved 

from 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/EU056363.1

The reference genome indexing, 

read mapping and counting mapped reads were performed using the STAR aligner 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

28 

 

v.2.7.3a  in  the  2-pass  mapping  mode  that  allows  for  unbiased  exon  splice  junction 

detection.   

After extracting uniquely mapped read counts, the genes that showed low expression 

across all samples, less than 20 total counts, were discarded from our dataset and the 

remaining  genes  were  used  for  data  quality  control  and  downstream  analysis.  The 

remaining  counts  were  subjected  to  variance-stabilizing  transformation  (VST)  and 

then differential expression analysis was performed between different conditions using 

the  DESeq2  v.1.25.9  package.  A  Principal  Component  Analysis  (PCA)  for 

unsupervised projection of RNA-Seq data was performed with prcomp function in R 

using normalized data and PCA plots  were generated using ggplot2 v.3.3.6.  All the 

sample clusters shown in PCA plots were highly associated with biological conditions 

rather than technical ones. Therefore, no batch effect correction was applied. Partition 

of samples based on the proportion of neuronal mRNA content was assessed using 

32 genes recently published by Pradipta R Ray  et al.

92

. The median value of these 

genes was used as neuronal module score and then samples were categorized into 

three  groups  (enriched,  moderate  and  de-enriched)  using  the  30th  and  70th 

percentiles  of  module  scores.  DESeq2  was  used  to  calculate  p-values  (statistical 

analysis  by  negative  binomial  general  linear  model  with  Wald  test)  and  log

2

  fold 

changes that were used to generate  volcano plots using easylabel package v.0.2.4. 

Linear relationships between genes and three genotypes (1.7KO, WT, NGF / -1, 0, 1) 

were 

identified by means of Pearson’s correlation using the cor.test function of the R 

Stats  package.  Results  are  shown  for  only  the  genes  with  absolute  correlation 

coefficient  >  0.75  and  p-value  <  0.05.  Heatmaps  were  generated  using 

ComplexHeatmap v.2.12.1.  

Pathway Analysis:

  

Geneset Enrichment Analysis

  

Differentially  expressed  genes  were  used  for  gene  set  enrichment  analysis.  This 

analysis  was  performed  with  an  R  interface  to  the  Enrichr  database  v.3.0.  The 

hypergeometric  model  was  used  to  assess  whether  the  number  of  selected  genes 

associated with a KEGG pathway was larger than expected. Pathway terms with p-

value < 0.05 were considered significant.

  

Differentially Active Pathways

  

The  expression  levels  of  the  genes  corresponding  to  the  proteins  involved  in  the 

pathways  are  used  by  the mechanistic  pathway  models  to  infer  the  activities  of  the 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

29 

 

pathways.  Activities  of  signaling and metabolic  sub-pathways  were  estimated  using 

Hipathia  v.2.10  and  Metabolizer  v.1.7.0  tools,  respectively.  A  two-sided  Wilcoxon 

signed-rank  test  was  used  for  the  statistical  assessment  when  comparing  different 

conditions.

  

Antisense Oligonucleotides 

Antisense  Oligonucleotides  (ASOs)  directed  against  sequences  encompassing 

initiator methionines and polyadenylation sites of candidate mRNAs were purchased 

from  Sigma-Aldrich.  All  ASOs  were  20mers,  HPLC  purified  with  phosphorothioate 

nucleotides at the 5′ and 3′ end (see Table 2)

93

Table 2: Sequence of each pair of targeted and control ASO used.  

Asterisk denotes phosphorothioate residues; target species is mouse. 

Target 

Sequence 5’-3’ 

Malat1 (A) 

G*G*G*T*CAGCTGCCAATG*C*T*A*G 

Malat1 (B) 

C*G*G*T*GCAAGGCTTAGG*A*A*T*T 

Kcnq1ot1 (A) 

T*G*T*T*TTATTGTGGTTT*A*A*A*T 

Kcnq1ot1 (B) 

C*T*A*T*TGACATGGTCTT*T*A*C*T 

Snhg11 (A) 

A*G*C*A*CAAAGTTCGCCA*G*G*A*T 

Snhg11 (B) 

A*G*G*C*TCTGACATGGTC*T*T*G*G 

Scrambled (Malat1) (A) 

C*C*T*T*CCCTGAAGGTTC*C*T*C*C 

Scrambled (Malat1) (B) 

T*A*G*T*GCGGACCTACCC*A*C*G*A 

Gnas (A) 

C*A*T*T*CTCTTAGGTGCT*C*A*C*C 

Gnas (B) 

C*C*A*A*CTGCTTGTACAA*T*T*A*C 

Nos1ap (A) 

G*C*A*T*GGTGACCCGCGG*C*G*G*A 

Nos1ap (B) 

A*C*T*G*CCAAAGCTTAGG*C*A*G*G 

Scrambled (Gnas) (A) 

G*T*G*C*ACTCCTACTATC*T*C*T*G 

Scrambled (Gnas) (B) 

A*T*T*C*TCTTAACGGACC*A*T*C*A 

Scrambled (Nos1ap) (A) 

G*G*C*C*AAGCGGTGAGGC*G*T*C*C 

Scrambled (Nos1ap) (B) 

G*A*C*C*AGGCTAGACGAT*T*G*C*A 

PP1R15B (A) 

G*C*G*T*TCCTGTCTCCATCT*C*C*T*T 

PP1R15B (B) 

C*T*C*A*AAGGCCAAGCAG*T*A*G*C 

UBE2F (A) 

C*A*G*C*GTTAGCATTCCT*G*C*C*A 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

30 

 

UBE2F (B) 

G*G*C*A*TAGCGTTTGATG*T*A*T*T 

THOC7 (A) 

A*G*A*G*TGCTCAGCATGC*G*T*T*G 

THOC7 (B) 

C*T*A*T*GGCTTAGGGTCT*G*C*T*T 

ZFP362 (A) 

G*C*T*T*CTACTCATCCTT*C*A*A*G 

ZFP362 (B) 

C*A*G*A*GAGATTCGCACC*G*G*G*A 

 

ASOs Injections 

Adult C57BL/6J mice between 8-10 weeks were anaesthetised using 2-3% Isoflurane 

and injected with 6  µl of  two or more targeted of  control  antisense oligonucleotides 

resuspended  in  PBS  for  a  total  amount  of  15  µg/mouse/injection  via  the  intrathecal 

route using a Hamilton syringe connected to a 30G needle cannula.  A pair of ASOs 

designed  for  the  extremities  of  the  mRNA  were  designed  for  each  target:  their 

sequences can be found in Table 2. The ASOs were injected on 3 days (every other 

day),  and  mice  were  prepared  for  behavioural  testing  immediately  after  the  last 

injection. 

Behavioural Testing 

All animal experiments were performed in accordance with Home Office Regulations. 

Observers were blinded to treatment. Animals were acclimatized to handling by the 

investigator  and  every  effort  was  made  to  minimize  stress  during  the  testing.  Male 

animals  were  used  for  experiments  apart  from  gender  comparison  studies.  All 

experiments were filmed, and carried out by two independent researchers

94

. Cancer 

pain studies were carried out exactly as described in 

95

.  

Randall Selitto 

The threshold for mechanonociception was assessed using the Randall Selitto test

96

 

Animals were restrained in a clear plastic tube. A 3 mm

2

 blunt probe was applied to 

the tail of the animal with increasing pressure until the mouse exhibited a nocifensive 

response,  such  as  tail  withdrawal.  The  pressure  required  to  elicit  the  nocifensive 

behavior was averaged across three trials. The cut-off was set to 500 g. 

Von Frey 

Punctate mechanical sensitivity was measured using the up-down method of Chaplan 

to obtain a 50% withdrawal threshold

97

. Mice were habituated for one hour in darkened 

enclosures with a wire mesh floor. A 0.4 g von Frey filament was applied to the plantar 

surface of the paw for 3 s. A positive response resulted in application of a filament of 

lesser  strength  on  the  following  trial,  and  no  response  in  application  of  a  stronger 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

31 

 

filament. To calculate the 50% withdrawal threshold, five responses surrounding the 

50%  threshold  were  obtained  after  the  first  change  in  response.  The  pattern  of 

responses was used to calculate the 50% threshold = (10[χ+κδ])/10,000), where χ is 

the log of 

the final von Frey filament used, κ = tabular value for the pattern of responses 

and δ the mean difference between filaments used in log units. The log of the 50% 

threshold  was  used  to  calculate  summary  and  test  statistics,  in  accordance  with 

Weber’s Law. 

Hargreaves’ Test 

Spinal  reflex  responses  to  noxious  heat  stimulation  were  assessed  using  the 

Hargreaves’ test

98

. Mice were habituated for an hour in plexiglass enclosures with a 

glass base. Before testing, the enclosures were cleaned of faeces and urine. Radiant 

heat  was  then  locally applied  to  the plantar surface  of  the  hindpaw  until  the  animal 

exhibited a nocifensive withdrawal response. Average latencies were obtained from 

three trials per animal, with inter-trial interval of 15 mins. Cut-off time was set to 30 s. 

Cancer-Induced Bone Pain

 

Cell culture 

Lewis  lung  carcinoma  (LL/2)  cells  (from  American  Type  Culture  Collection  (ATCC)) 

were  cultured  in  a  medium  containing  90%  Dulbecco's  Modified  Eagle  Medium 

(DMEM) and 10% fetal bovine serum (FBS) and 0.1% Penicillin/Streptomycin for 14 

days before the surgery. DMEM was supplemented with L-glutamine (1%) and glucose 

(4.5 g/l). The cells were sub-cultured whenever ~80% confluency was reached, which 

was done a day before the surgery. On the surgery day, LL/2 cells were harvested by 

scraping and were centrifuged at a speed of 1500 rpm for two mins. The supernatant 

was  removed,  and  the  cells  were  resuspended  in  a  culture  medium  that  contained 

DMEM to attain a final concentration of ~2x10

6

 cells/ml. The cell counting and viability 

check  were  done  using  the  Countess  automated  cell  counter  (Thermo  Fisher 

Scientific). 

Surgery 

Surgery was carried out on anaesthetized C57BL/6 mice. Anesthesia was achieved 

using  2-3%  isoflurane.  The  legs  and  the  thighs  of  the  mice  were  shaved,  and  the 

shaved area was cleaned using hibiscrub solution. A sterile lacri-lube was applied to 

the eyes and lidocaine was applied at the site of the surgery. The reflexes of the mice 

to pinches were checked to ensure successful anaesthesia. An incision was made in 

the  skin  above  and  lateral  to  the  patella  on  the  left  leg.  The  patella  and  the  lateral 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

32 

 

retinaculum tendons were loosened to move the patella to the side and expose the 

distal femoral epiphysis. A 30G needle was used to drill a hole through the femur to 

permit access to the intramedullary space of the femur. The 30G needle was removed, 

and  a  0.3ml  insulin  syringe  was  used  to  inoculate  ~2x10

4

  LL/2  cells  suspended  in 

DMEM. The hole in the distal femur was sealed using bone wax (Johnson & Johnson). 

To  ensure  that  there  was  no  bleeding,  the  wound  was  washed  with  sterile  normal 

saline.  Following that, the patella was placed back into its original location, and the 

skin was sutured using 6

–0 absorbable vicryl rapid (Ethicon). Lidocaine was applied 

at  the  surgery  site,  and  the  animals  were  placed  in  the  recovery  chamber  and 

monitored until they recovered. 

Limb-use score 

The mice housed in the same cage were placed together in a glass box (30 × 45 cm) 

for at least five minutes. Then each mouse was left in the glass box on its own and 

was observed for ~4 minutes, and the use of the ipsilateral limb was estimated using 

the standard limb use scoring system in which: 4 indicates a normal use of the affected 

limb;  3  denotes  slight  limping  (slight  preferential  use  of  the  contralateral  limb  when 

rearing); 2 indicates clear limping; 1 clear limping, and with a tendency of not using 

the affected limb; and 0 means there is no use of the affected limb. Reaching a limb-

use score of zero was used as an endpoint for the experiment. 

Static weight-bearing 

The  scale  used  for  this  behavioural  test  was  the  Incapacitance  Metre  (Linton 

Instrumentation), which has two scales  to assess the weight put on each limb.  The 

weight placed on each limb is measured for 3 seconds. The readings for the weight 

put on the limbs were recorded three times for each mouse, and between the readings, 

mice were allowed to re-place themselves into the tube. The fraction of the weight put 

on the ipsilateral paw was determined by the summation of all three readings of the 

weight  put  on  the  ipsilateral  paw  divided  by  the  summation  of  all  the  weight 

measurements on both paws. 

QUANTIFICATION AND STATISTICAL ANALYSIS 

For behavioural experiments, 

n

 refers to the number of animals. 

Details about the statistical and correlation analyses of RNA-Seq data are detailed in 

the appropriate methods sections.  

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

33 

 

Datasets are presented using appropriate summary statistics as indicated in the figure 

legends. Error bars in all graphs denote mean ± SEM. Tests of statistical comparison 

for each dataset are described in detail in the figure legends. For grouped data, we 

made the appropriate correction for multiple comparisons. We set an α-value of p=0.05 

for  significance  testing  and  report  all  p  values  resulting  from  planned  hypothesis 

testing. 

References 

1. 

Akopian,  A.N.,  and  Wood,  J.N.  (1995).  Peripheral  nervous  system-specific  genes 
identified by subtractive cDNA cloning. J Biol Chem 

270

, 21264-21270. 

2. 

Bangash, M.A., Alles, S.R.A., Santana-Varela, S., Millet, Q., Sikandar, S., de Clauser, 
L.,  Ter  Heegde,  F.,  Habib,  A.M.,  Pereira,  V.,  Sexton,  J.E.,  et  al.  (2018).  Distinct 
transcriptional responses of mouse sensory neurons in models of human chronic pain 
conditions. Wellcome Open Res 

3

, 78. 10.12688/wellcomeopenres.14641.1. 

3. 

LaCroix-Fralish, M.L., Austin, J.S., Zheng, F.Y., Levitin, D.J., and Mogil, J.S. (2011). 
Patterns  of  pain: meta-analysis  of  microarray  studies  of  pain.  Pain 

152

, 1888-1898. 

10.1016/j.pain.2011.04.014. 

4. 

Kanellopoulos,  A.H.,  Koenig,  J.,  Huang,  H.,  Pyrski,  M.,  Millet,  Q.,  Lolignier,  S., 
Morohashi,  T.,  Gossage,  S.J.,  Jay,  M.,  and  Linley,  J.E.  (2018).  Mapping  protein 
interactions of sodium channel NaV1. 7 using epitope

tagged gene

targeted mice. The 

EMBO journal 

37

, 427-445. 

5. 

Huang,  H.-L.,  Cendan,  C.-M.,  Roza,  C.,  Okuse,  K.,  Cramer,  R.,  Timms,  J.F.,  and 
Wood,  J.N.  (2008).  Proteomic  profiling  of  neuromas  reveals  alterations  in  protein 
composition and local protein synthesis in hyper-excitable nerves. Molecular pain 

4

1744-8069-1744-1733. 

6. 

Usoskin, D., Furlan, A., Islam, S., Abdo, H., Lonnerberg, P., Lou, D., Hjerling-Leffler, 
J.,  Haeggstrom,  J.,  Kharchenko,  O.,  Kharchenko,  P.V.,  et  al.  (2015).  Unbiased 
classification of sensory neuron types by large-scale single-cell RNA sequencing. Nat 
Neurosci 

18

, 145-153. 10.1038/nn.3881. 

7. 

Schmidt, M., Sondermann, J.R., Gomez-Varela, D., Çubuk, C., Millet, Q., Lewis, M.J., 
Wood, J.N., and Zhao, J. (2022). Transcriptomic and proteomic profiling of NaV1. 8-
expressing mouse nociceptors. Frontiers in Molecular Neuroscience 

15

, 1002842. 

8. 

Shigeoka, T., Koppers, M., Wong, H.H., Lin, J.Q., Cagnetta, R., Dwivedy, A., de Freitas 
Nascimento,  J.,  van  Tartwijk,  F.W.,  Strohl,  F.,  Cioni,  J.M.,  et  al.  (2019).  On-Site 
Ribosome Remodeling by Locally Synthesized Ribosomal Proteins in Axons. Cell Rep 

29

, 3605-3619 e3610. 10.1016/j.celrep.2019.11.025. 

9. 

Scarnati, M.S., Kataria, R., Biswas, M., and Paradiso, K.G. (2018). Active presynaptic 
ribosomes  in  the  mammalian  brain,  and  altered  transmitter  release  after  protein 
synthesis inhibition. Elife 

7

. 10.7554/eLife.36697. 

10. 

Sahoo, P.K., Lee, S.J., Jaiswal, P.B., Alber, S., Kar, A.N., Miller-Randolph, S., Taylor, 
E.E.,  Smith,  T.,  Singh,  B.,  and  Ho,  T.S.-Y.  (2018).  Axonal  G3BP1  stress  granule 
protein  limits  axonal  mRNA  translation  and  nerve  regeneration.  Nature 
communications 

9

, 3358. 

11. 

MacDonald, D.I., Sikandar, S., Weiss, J., Pyrski, M., Luiz, A.P., Millet, Q., Emery, E.C., 
Mancini,  F.,  Iannetti,  G.D.,  and  Alles,  S.R.  (2020).  The  mechanism  of  analgesia  in 
NaV1. 7 null mutants. bioRxiv, 2020.2006. 2001.127183. 

12. 

MacDonald, D.I., Sikandar, S., Weiss, J., Pyrski, M., Luiz, A.P., Millet, Q., Emery, E.C., 
Mancini, F., Iannetti, G.D., and Alles, S.R. (2021). A central mechanism of analgesia 
in  mice  and  humans  lacking  the sodium  channel  NaV1.  7.  Neuron 

109

, 1497-1512. 

e1496. 

13. 

Heiman, M., Schaefer, A., Gong, S., Peterson, J.D., Day, M., Ramsey, K.E., Suarez-
Farinas, M.,  Schwarz,  C.,  Stephan,  D.A.,  and  Surmeier,  D.J.  (2008).  A  translational 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

34 

 

profiling approach for the molecular characterization of CNS cell types. Cell 

135

, 738-

748. 

14. 

Doyle, J.P., Dougherty, J.D., Heiman, M., Schmidt, E.F., Stevens, T.R., Ma, G., Bupp, 
S., Shrestha, P., Shah, R.D., and Doughty, M.L. (2008). Application of a translational 
profiling approach for the comparative analysis of CNS cell types. Cell 

135

, 749-762. 

15. 

Rozenbaum,  M.,  Rajman,  M.,  Rishal,  I.,  Koppel,  I.,  Koley,  S.,  Medzihradszky,  K.F., 
Oses-Prieto,  J.A.,  Kawaguchi,  R.,  Amieux,  P.S.,  Burlingame,  A.L.,  et  al.  (2018). 
Translatome  Regulation  in  Neuronal  Injury  and  Axon  Regrowth.  eNeuro 

5

10.1523/ENEURO.0276-17.2018. 

16. 

Megat, S., Ray, P.R., Moy, J.K., Lou, T.F., Barragan-Iglesias, P., Li, Y., Pradhan, G., 
Wanghzou,  A.,  Ahmad,  A.,  Burton,  M.D.,  et  al.  (2019).  Nociceptor  Translational 
Profiling  Reveals  the  Ragulator-Rag  GTPase  Complex  as  a  Critical  Generator  of 
Neuropathic Pain. J Neurosci 

39

, 393-411. 10.1523/JNEUROSCI.2661-18.2018. 

17. 

Tavares-Ferreira,  D.,  Ray,  P.R.,  Sankaranarayanan,  I.,  Mejia,  G.L.,  Wangzhou,  A., 
Shiers, S., Uttarkar, R., Megat, S., Barragan-Iglesias, P., Dussor, G., et al. (2020). Sex 
Differences  in  Nociceptor  Translatomes  Contribute  to  Divergent  Prostaglandin 
Signaling in Male and Female Mice. Biol Psychiatry. 10.1016/j.biopsych.2020.09.022. 

18. 

Liu, J., Krautzberger, A.M., Sui, S.H., Hofmann, O.M., Chen, Y., Baetscher, M., Grgic, 
I.,  Kumar,  S.,  Humphreys,  B.,  and  Hide,  W.A.  (2014).  Cell-specific  translational 
profiling in acute kidney injury. The Journal of clinical investigation 

124

, 1242-1254. 

19. 

Santana-Varela,  S.,  Bogdanov,  Y.D.,  Gossage,  S.J.,  Okorokov,  A.L.,  Li,  S.,  De 
Clauser, L., Alves-Simoes, M., Sexton, J.E., Iseppon, F., and Luiz, A.P. (2021). Tools 
for analysis and conditional deletion of subsets of sensory neurons. Wellcome Open 
Research 

6

20. 

Barker,  P.A., Mantyh,  P.,  Arendt-Nielsen,  L.,  Viktrup,  L.,  and  Tive,  L.  (2020).  Nerve 
growth  factor  signaling  and  its  contribution  to  pain.  Journal  of  pain  research,  1223-
1241. 

21. 

Nguyen,  E.,  Lim,  G.,  Ding,  H.,  Hachisuka,  J.,  Ko,  M.-C.,  and  Ross,  S.E.  (2021). 
Morphine acts on spinal dynorphin neurons to cause itch through disinhibition. Science 
Translational Medicine 

13

, eabc3774. 

22. 

Megat, S., Ray, P.R., Moy, J.K., Lou, T.-F., Barragán-Iglesias, P., Li, Y., Pradhan, G., 
Wanghzou, A., Ahmad, A., and Burton, M.D. (2019). Nociceptor translational profiling 
reveals  the  Ragulator-Rag  GTPase  complex  as  a  critical  generator  of  neuropathic 
pain. Journal of Neuroscience 

39

, 393-411. 

23. 

Rozenbaum,  M.,  Rajman,  M.,  Rishal,  I.,  Koppel,  I.,  Koley,  S.,  Medzihradszky,  K.F., 
Oses-Prieto,  J.A.,  Kawaguchi,  R.,  Amieux,  P.S.,  and  Burlingame,  A.L.  (2018). 
Translatome regulation in neuronal injury and axon regrowth. Eneuro 

5

24. 

Tavares-Ferreira,  D.,  Ray,  P.R.,  Sankaranarayanan,  I.,  Mejia,  G.L.,  Wangzhou,  A., 
Shiers, S., Uttarkar, R., Megat, S., Barragan-Iglesias, P., and Dussor, G. (2022). Sex 
differences in nociceptor translatomes contribute to divergent prostaglandin signaling 
in male and female mice. Biological Psychiatry 

91

, 129-140. 

25. 

Schwämmle,  T.,  and  Schulz,  E.G.  (2023).  Regulatory  principles  and  mechanisms 
governing  the  onset  of  random  X-chromosome  inactivation.  Current  Opinion  in 
Genetics & Development 

81

, 102063. 

26. 

Brooks,  S.P.,  Coccia,  M.,  Tang,  H.R.,  Kanuga,  N.,  Machesky,  L.M.,  Bailly,  M., 
Cheetham,  M.E.,  and  Hardcastle,  A.J.  (2010).  The  Nance

–Horan  syndrome  protein 

encodes  a  functional  WAVE  homology  domain  (WHD)  and  is  important  for  co-
ordinating  actin  remodelling  and  maintaining  cell  morphology.  Human  molecular 
genetics 

19

, 2421-2432. 

27. 

Zhou,  Z.-D.,  Saw,  W.-T.,  and  Tan,  E.-K.  (2017).  Mitochondrial  CHCHD-containing 
proteins:  physiologic  functions  and  link  with  neurodegenerative  diseases.  Molecular 
neurobiology 

54

, 5534-5546. 

28. 

Zinn, A.R., Alagappan, R.K., Brown, L.G., Wool, I., and Page, D.C. (1994). Structure 
and  function  of  ribosomal  protein  S4  genes  on  the  human  and  mouse  sex 
chromosomes. Molecular and cellular biology. 

29. 

Zhang, M., Zhou, Y., Jiang, Y., Lu, Z., Xiao, X., Ning, J., Sun, H., Zhang, X., Luo, H., 
and  Can,  D.  (2021).  Profiling  of  sexually  dimorphic  genes  in  neural  cells  to  identify 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

35 

 

Eif2s3y, whose overexpression causes autism-like behaviors in male mice. Frontiers 
in Cell and Developmental Biology 

9

, 669798. 

30. 

Soto,  F.,  Tien,  N.-W.,  Goel,  A.,  Zhao,  L.,  Ruzycki,  P.A.,  and  Kerschensteiner,  D. 
(2019).  AMIGO2  scales  dendrite  arbors  in  the  retina.  Cell  reports 

29

,  1568-1578. 

e1564. 

31. 

Goodman,  E.,  and  Iversen,  L.  (1986).  Calcitonin  gene-related  peptide:  novel 
neuropeptide. Life sciences 

38

, 2169-2178. 

32. 

Lischka,  A.,  Eggermann,  K.,  Record,  C.J.,  Dohrn,  M.F.,  Laššuthová,  P.,  Kraft,  F., 
Begemann, M., Dey, D., Eggermann, T., and Beijer, D. (2023). Genetic landscape of 
congenital  insensitivity to  pain  and  hereditary  sensory  and  autonomic  neuropathies. 
Brain, awad328. 

33. 

Grone, B., and Maruska, K. (2016). Three distinct glutamate decarboxylase genes in 
vertebrates. Sci Rep 6: 30507. 

34. 

Lee, W.-H., Li, L.-L., Chawla, A., Hudmon, A., Lai, Y.Y., Courtney, M.J., and Hohmann, 
A.G.  (2018).  Disruption  of  nNOS-NOS1AP  protein-protein  interactions  suppresses 
neuropathic pain in mice. Pain 

159

, 849. 

35. 

Zhadina, M., Roszko, K.L., Geels, R.E., de Castro, L.F., Collins, M.T., and Boyce, A.M. 
(2021).  Genotype-phenotype  correlation  in  fibrous  dysplasia/McCune-Albright 
syndrome. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 

106

, 1482-1490. 

36. 

Carlevaro-Fita,  J.,  Rahim,  A.,  Guigó,  R.,  Vardy,  L.A.,  and  Johnson,  R.  (2016). 
Cytoplasmic long noncoding RNAs are frequently bound to and degraded at ribosomes 
in human cells. Rna 

22

, 867-882. 

37. 

Carlevaro-Fita,  J.,  Rahim,  A.,  Guigo,  R.,  Vardy,  L.A.,  and  Johnson,  R.  (2016). 
Cytoplasmic long noncoding RNAs are frequently bound to and degraded at ribosomes 
in human cells. RNA 

22

, 867-882. 10.1261/rna.053561.115. 

38. 

Ji, P., Diederichs, S., Wang, W., Böing, S., Metzger, R., Schneider, P.M., Tidow, N., 
Brandt, B., Buerger, H., and Bulk, E. (2003). MALAT-1, a novel noncoding RNA, and 
thymosin β4 predict metastasis and survival in early-stage non-small cell lung cancer. 
Oncogene 

22

, 8031-8041. 

39. 

Weksberg, R., Nishikawa, J., Caluseriu, O., Fei, Y.-L., Shuman, C., Wei, C., Steele, L., 
Cameron, J., Smith, A., and Ambus, I. (2001). Tumor development in the Beckwith

Wiedemann syndrome is associated with a variety of constitutional molecular 11p15 
alterations including imprinting defects of KCNQ1OT1. Human molecular genetics 

10

2989-3000. 

40. 

Wu, Y. (2023). SNHG11: A New Budding Star in Tumors and Inflammatory Diseases. 
Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 

41. 

Zhu, W., and Oxford, G.S. (2011). Differential gene expression of neonatal and adult 
DRG  neurons  correlates  with  the  differential  sensitization  of  TRPV1  responses  to 
nerve growth factor. Neuroscience letters 

500

, 192-196. 

42. 

Bayat, A., Liu, Z., Luo, S., Fenger, C.D., Højte, A.F., Isidor, B., Cogne, B., Larson, A., 
Zanus,  C.,  and  Faletra,  F.  (2023).  A  new  neurodevelopmental  disorder  linked  to 
heterozygous variants in UNC79. Genetics in Medicine 

25

, 100894. 

43. 

Uchida, M., Enomoto, A., Fukuda, T., Kurokawa, K., Maeda, K., Kodama, Y., Asai, N., 
Hasegawa, T., Shimono, Y., and Jijiwa, M. (2006). Dok-4 regulates GDNF-dependent 
neurite  outgrowth  through  downstream  activation  of  Rap1  and  mitogen-activated 
protein kinase. Journal of cell science 

119

, 3067-3077. 

44. 

Müller,  M.B.,  Kasturi,  P.,  Jayaraj,  G.G.,  and  Hartl,  F.U.  (2023).  Mechanisms  of 
readthrough  mitigation  reveal  principles  of  GCN1-mediated  translational  quality 
control. Cell. 

45. 

Raftogianis, R.B., Wood, T.C., Otterness, D.M., Van Loon, J.A., and Weinshilboum, 
R.M.  (1997).  Phenol  sulfotransferase  pharmacogenetics  in  humans:  association  of 
commonSULT1A1alleles  with  TS  PST  phenotype.  Biochemical  and  biophysical 
research communications 

239

, 298-304. 

46. 

Sidharthan, N.P., Minchin, R.F., and Butcher, N.J. (2013). Cytosolic sulfotransferase 
1A3 is induced by dopamine and protects neuronal cells from dopamine toxicity: role 
of  D1  receptor-N-methyl-D-aspartate  receptor  coupling.  Journal  of  Biological 
Chemistry 

288

, 34364-34374. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

36 

 

47. 

Zhou, X., Wang, N., Liu, W., Chen, R., Yang, G., and Yu, H. (2023). Identification of 
the  potential  association  between  SARS-CoV-2  infection  and  acute  kidney  injury 
based  on  the  shared  gene  signatures  and  regulatory  network.  BMC  Infectious 
Diseases 

23

, 655. 

48. 

Chen, S.-P., Zhou, Y.-Q., Liu, D.-Q., Zhang, W., Manyande, A., Guan, X.-H., Tian, Y.-
k.,  Ye,  D.-W.,  and  Mohamed  Omar,  D.  (2017).  PI3K/Akt  pathway:  a  potential 
therapeutic target for chronic pain. Current pharmaceutical design 

23

, 1860-1868. 

49. 

Bangash, M., Alles, S.R., Santana-Varela, S., Millet, Q., Sikandar, S., de Clauser, L., 
Ter  Heegde,  F.,  Habib,  A.M.,  Pereira,  V.,  and  Sexton,  J.E.  (2018).  Distinct 
transcriptional responses of mouse sensory neurons in models of human chronic pain 
conditions. Wellcome open research 

3

50. 

Das, V., Kc, R., Li, X., Varma, D., Qiu, S., Kroin, J.S., Forsyth, C.B., Keshavarzian, A., 
van Wijnen, A.J., and Park, T.J. (2018). Pharmacological targeting of the mammalian 
clock reveals a novel analgesic for osteoarthritis-induced pain. Gene 

655

, 1-12. 

51. 

Dussor,  G.,  Zylka,  M.J.,  Anderson,  D.J.,  and  McCleskey,  E.W.  (2008).  Cutaneous 
sensory  neurons  expressing  the  Mrgprd  receptor  sense  extracellular  ATP  and  are 
putative nociceptors. Journal of neurophysiology 

99

, 1581-1589. 

52. 

Osada, S.-I., Mizuno, K., Saido, T.C., Suzuki, K., Kuroki, T., and Ohno, S. (1992). A 
new member of the protein kinase C family, nPKC theta, predominantly expressed in 
skeletal muscle. Molecular and cellular biology. 

53. 

Kusuda,  J.,  Hirai,  M.,  Tanuma,  R.,  and  Hashimoto,  K.  (2000).  Cloning,  expression 
analysis  and  chromosome  mapping  of  human  casein  kinase  1  γ1  (CSNK1G1): 
Identification  of  two  types  of  cDNA  encoding  the  kinase  protein  associated  with 
heterologous  carboxy-terminal  sequences.  Cytogenetics  and  cell  genetics 

90

,  298-

302. 

54. 

Ziembik,  M.A.,  Bender,  T.P.,  Larner,  J.M.,  and  Brautigan,  D.L.  (2017).  Functions  of 
protein  phosphatase-6  in  NF-

κB  signaling  and  in  lymphocytes.  Biochemical  Society 

Transactions 

45

, 693-701. 

55. 

Jeronimo,  C.,  Forget,  D.,  Bouchard,  A.,  Li,  Q.,  Chua,  G.,  Poitras,  C.,  Thérien,  C., 
Bergeron,  D.,  Bourassa,  S.,  and  Greenblatt,  J.  (2007).  Systematic  analysis  of  the 
protein interaction network for the human transcription machinery reveals the identity 
of the 7SK capping enzyme. Molecular cell 

27

, 262-274. 

56. 

Bergfort, A., Hilal, T., Kuropka, B., Ilik, İ.A., Weber, G., Aktaş, T., Freund, C., and Wahl, 
M.C. (2022). The intrinsically disordered TSSC4 protein acts as a helicase inhibitor, 
placeholder and multi-interaction coordinator during snRNP assembly and recycling. 
Nucleic Acids Research 

50

, 2938-2958. 

57. 

Cottle,  W.T.,  Wallert,  C.H.,  Anderson,  K.K.,  Tran,  M.F.,  Bakker,  C.L.,  Wallert,  M.A., 
and  Provost,  J.J.  (2020).  Calcineurin  homologous  protein  isoform  2  supports  tumor 
survival via the sodium hydrogen exchanger isoform 1 in non-small cell lung cancer. 
Tumor Biology 

42

, 1010428320937863. 

58. 

Holtz, A.M., Griffiths, S.C., Davis, S.J., Bishop, B., Siebold, C., and Allen, B.L. (2015). 
Secreted  HHIP1  interacts  with  heparan  sulfate  and  regulates  Hedgehog  ligand 
localization and function. Journal of Cell Biology 

209

, 739-758. 

59. 

Xing, R., Zhou, H., Jian, Y., Li, L., Wang, M., Liu, N., Yin, Q., Liang, Z., Guo, W., and 
Yang,  C.  (2021).  The  Rab7  effector  WDR91  promotes  autophagy-lysosome 
degradation  in  neurons  by  regulating  lysosome  fusion.  Journal  of  Cell  Biology 

220

e202007061. 

60. 

Grootjans, J.J., Zimmermann, P., Reekmans, G., Smets, A., Degeest, G., Dürr, J., and 
David, G. (1997). Syntenin, a PDZ protein that binds syndecan cytoplasmic domains. 
Proceedings of the National Academy of Sciences 

94

, 13683-13688. 

61. 

Berman, D.M., Kozasa, T., and Gilman, A.G. (1996). The GTPase-activating protein 
RGS4  stabilizes  the  transition  state  for  nucleotide  hydrolysis.  Journal  of  Biological 
Chemistry 

271

, 27209-27212. 

62. 

Canela, L., Luján, R., Lluís, C., Burgueño, J., Mallol, J., Canela, E.I., Franco, R., and 
Ciruela, F. (2007). The neuronal Ca2+-binding protein 2 (NECAB2) interacts with the 
adenosine A2A receptor and modulates the cell surface expression and function of the 
receptor. Molecular and Cellular Neuroscience 

36

, 1-12. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

37 

 

63. 

Chen, Z., Long, H., Guo, J., Wang, Y., He, K., Tao, C., Li, X., Jiang, K., Guo, S., and 
Pi, Y. (2022). Autism-Risk Gene necab2 Regulates Psychomotor and Social Behavior 
as a Neuronal Modulator of mGluR1 Signaling. Frontiers in Molecular Neuroscience 

15

, 901682. 

64. 

Nalamalapu,  R.R.,  Yue,  M.,  Stone,  A.R.,  Murphy,  S.,  and  Saha,  M.S.  (2021).  The 
tweety gene family: from embryo to disease. Frontiers in Molecular Neuroscience 

14

672511. 

65. 

Boulpicante, M., Darrigrand, R., Pierson, A., Salgues, V., Rouillon, M., Gaudineau, B., 
Khaled,  M.,  Cattaneo,  A.,  Bachi,  A.,  and  Cascio,  P.  (2020).  Tumors  escape 
immunosurveillance  by  overexpressing  the  proteasome  activator  PSME3. 
Oncoimmunology 

9

, 1761205. 

66. 

Wang, Z., Zhang, M., Shan, R., Wang, Y.J., Chen, J., Huang, J., Sun, L.Q., and Zhou, 
W.B.  (2019).  MTMR3  is  upregulated  in  patients  with  breast  cancer  and  regulates 
proliferation,  cell  cycle  progression  and  autophagy  in  breast  cancer  cells.  Oncology 
Reports 

42

, 1915-1923. 

67. 

Hao, S.-W., Li, T.-R., Han, C., Han, Y., and Cai, Y.-N. (2023). Associations Between 
Levels  of  Peripheral  NCAPH2  Promoter  Methylation  and  Different  Stages  of 
Alzheimer’s Disease: A Cross-Sectional Study. Journal of Alzheimer's Disease, 1-11. 

68. 

Sander, E., and Collard, J. (1999). Rho-like GTPases: their role in epithelial cell

–cell 

adhesion and invasion. European Journal of Cancer 

35

, 1905-1911. 

69. 

McEwan,  D.G.,  and  Ryan,  K.M.  (2022).  ATG2  and  VPS13  proteins:  molecular 
highways  transporting  lipids  to  drive  membrane  expansion  and  organelle 
communication. The FEBS Journal 

289

, 7113-7127. 

70. 

Lauri,  S.E.,  Braithwaite,  S.P.,  oise  Coussen,  F.,  Mulle,  C.,  Dev,  K.K.,  Coutinho,  V., 
Meyer,  G.,  Isaac,  J.T.,  Collingridge,  G.L.,  and  Henley,  J.M.  (2003).  Rapid  and 
Differential Regulation of AMPA and Kainate Receptors at Hippocampal Mossy Fibre 
Synapses by PICK1 and GRIP. Neuron 

38

, 673. 

71. 

Pengue, G., Cannada-Bartoli, P., and Lania, L. (1993). The ZNF35 human zinc finger 
gene encodes a sequence-specific DNA-binding protein. FEBS letters 

321

, 233-236. 

72. 

Merienne, K., Jacquot, S., Pannetier, S., Zeniou, M., Bankier, A., Gecz, J., Mandel, J.-
L.,  Mulley,  J.,  Sassone-Corsi,  P.,  and  Hanauer,  A.  (1999).  A  missense  mutation  in 
RPS6KA3 (RSK2) responsible for non-specific mental retardation. Nature genetics 

22

13-14. 

73. 

Kumar, R., Palmer, E., Gardner, A.E., Carroll, R., Banka, S., Abdelhadi, O., Donnai, 
D.,  Elgersma,  Y.,  Curry,  C.J.,  and  Gardham,  A.  (2020).  Expanding  clinical 
presentations  due  to  variations  in  THOC2  mRNA  nuclear  export  factor.  Frontiers  in 
Molecular Neuroscience 

13

, 12. 

74. 

Kloft,  N.,  Neukirch,  C.,  von  Hoven,  G.,  Bobkiewicz,  W.,  Weis,  S.,  Boller,  K.,  and 
Husmann,  M.  (2012).  A  subunit  of  eukaryotic  translation  initiation  factor  2α-
phosphatase  (CreP/PPP1R15B)  regulates  membrane  traffic.  Journal  of  Biological 
Chemistry 

287

, 35299-35317. 

75. 

Escamez,  T.,  Bahamonde,  O.,  Tabares

Seisdedos,  R.,  Vieta,  E.,  Martinez,  S.,  and 

Echevarria, D. (2012). Developmental dynamics of PAFAH1B subunits during mouse 
brain development. Journal of Comparative Neurology 

520

, 3877-3894. 

76. 

Gasparski,  A.N.,  Mason,  D.E.,  Moissoglu,  K.,  and  Mili,  S.  (2022).  Regulation  and 
outcomes  of  localized  RNA  translation.  Wiley  Interdisciplinary  Reviews:  RNA 

13

e1721. 

77. 

Jackson, R.J., Hellen, C.U., and Pestova, T.V. (2010). The mechanism of eukaryotic 
translation initiation and principles of its regulation. Nat Rev Mol Cell Biol 

11

, 113-127. 

10.1038/nrm2838. 

78. 

Kurihara, Y., Matsui, A., Hanada, K., Kawashima, M., Ishida, J., Morosawa, T., Tanaka, 
M.,  Kaminuma,  E.,  Mochizuki,  Y.,  Matsushima,  A.,  et  al.  (2009).  Genome-wide 
suppression of aberrant mRNA-like noncoding RNAs by NMD in Arabidopsis. Proc Natl 
Acad Sci U S A 

106

, 2453-2458. 10.1073/pnas.0808902106. 

79. 

Minati, L., Firrito, C., Del Piano, A., Peretti, A., Sidoli, S., Peroni, D., Belli, R., Gandolfi, 
F., Romanel, A., Bernabo, P., et al. (2021). One-shot analysis of translated mammalian 
lncRNAs with AHARIBO. Elife 

10

. 10.7554/eLife.59303. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

38 

 

80. 

Anderson,  D.M.,  Anderson,  K.M.,  Chang,  C.L.,  Makarewich,  C.A.,  Nelson,  B.R., 
McAnally,  J.R.,  Kasaragod,  P.,  Shelton, J.M.,  Liou,  J.,  Bassel-Duby,  R.,  and  Olson, 
E.N.  (2015).  A  micropeptide  encoded  by  a  putative  long  noncoding  RNA  regulates 
muscle performance. Cell 

160

, 595-606. 10.1016/j.cell.2015.01.009. 

81. 

Ruiz-Orera, J., Messeguer, X., Subirana, J.A., and Alba, M.M. (2014). Long non-coding 
RNAs as a source of new peptides. Elife 

3

, e03523. 10.7554/eLife.03523. 

82. 

Carrieri, C., Cimatti, L., Biagioli, M., Beugnet, A., Zucchelli, S., Fedele, S., Pesce, E., 
Ferrer,  I.,  Collavin,  L.,  Santoro,  C.,  et  al.  (2012).  Long  non-coding  antisense  RNA 
controls Uchl1 translation through an embedded SINEB2 repeat. Nature 

491

, 454-457. 

10.1038/nature11508. 

83. 

Yoon, J.H., Abdelmohsen, K., Srikantan, S., Yang, X., Martindale, J.L., De, S., Huarte, 
M., Zhan, M., Becker, K.G., and Gorospe, M. (2012). LincRNA-p21 suppresses target 
mRNA translation. Mol Cell 

47

, 648-655. 10.1016/j.molcel.2012.06.027. 

84. 

Pecoraro,  V.,  Rosina,  A.,  and  Polacek,  N.  (2022).  Ribosome-Associated  ncRNAs 
(rancRNAs)  Adjust  Translation  and  Shape  Proteomes.  Noncoding  RNA 

8

10.3390/ncrna8020022. 

85. 

Pircher, A., Gebetsberger, J., and Polacek, N. (2014). Ribosome-associated ncRNAs: 
an  emerging  class  of  translation  regulators.  RNA  Biol 

11

,  1335-1339. 

10.1080/15476286.2014.996459. 

86. 

Sapio,  M.R.,  Iadarola,  M.J.,  Loydpierson,  A.J.,  Kim,  J.J.,  Thierry-Mieg,  D.,  Thierry-
Mieg,  J.,  Maric,  D.,  and  Mannes,  A.J.  (2020).  Dynorphin  and  enkephalin  opioid 
peptides  and  transcripts  in  spinal  cord  and  dorsal  root  ganglion  during  peripheral 
inflammatory hyperalgesia and allodynia. The Journal of pain 

21

, 988-1004. 

87. 

Prochiantz,  A.,  and  Di  Nardo,  A.A.  (2022).  Shuttling  Homeoproteins  and  Their 
Biological Significance. Cell Penetrating Peptides: Methods and Protocols, 33-44. 

88. 

Catela,  C.,  Chen,  Y.,  Weng,  Y.,  Wen,  K.,  and  Kratsios,  P.  (2022).  Control  of  spinal 
motor neuron terminal differentiation through sustained Hoxc8 gene activity. Elife 

11

e70766. 

89. 

Heiman, M., Kulicke, R., Fenster, R.J., Greengard, P., and Heintz, N. (2014). Cell type-
specific  mRNA  purification  by  translating  ribosome  affinity  purification  (TRAP).  Nat 
Protoc 

9

, 1282-1291. 10.1038/nprot.2014.085. 

90. 

Heiman, M., Kulicke, R., Fenster, R.J., Greengard, P., and Heintz, N. (2014). Cell type

specific mRNA purification by translating ribosome affinity purification (TRAP). Nature 
protocols 

9

, 1282-1291. 

91. 

Kanellopoulos,  A.H.,  Koenig,  J.,  Huang,  H.,  Pyrski,  M.,  Millet,  Q.,  Lolignier,  S., 
Morohashi,  T.,  Gossage,  S.J.,  Jay,  M.,  Linley,  J.E.,  et  al.  (2018).  Mapping  protein 
interactions  of  sodium  channel  NaV1.7  using  epitope-tagged  gene-targeted  mice. 
EMBO J 

37

, 427-445. 10.15252/embj.201796692. 

92. 

Ray,  P.R.,  Shiers,  S.,  Caruso,  J.P.,  Tavares-Ferreira,  D.,  Sankaranarayanan,  I., 
Uhelski, M.L., Li, Y., North, R.Y., Tatsui, C., and Dussor, G. (2023). RNA profiling of 
human  dorsal  root  ganglia  reveals  sex  differences  in  mechanisms  promoting 
neuropathic pain. Brain 

146

, 749-766. 

93. 

Sierra,  C.,  De  Toma,  I.,  and  Dierssen,  M.  (2021).  Single  nucleus  RNA-seq  in  the 
hippocampus of a Down syndrome mouse model reveals new key players in memory. 
bioRxiv, 2021.2011. 2018.469102. 

94. 

Minett,  M.S.,  Quick,  K.,  and  Wood,  J.N.  (2011).  Behavioral  measures  of  pain 
thresholds. Current protocols in mouse biology 

1

, 383-412. 

95. 

Haroun, R., Gossage, S.J., Luiz, A.P., Arcangeletti, M., Sikandar, S., Zhao, J., Cox, 
J.J.,  and  Wood,  J.N.  (2023).  Chemogenetic  Silencing  of  NaV1.  8-Positive  Sensory 
Neurons Reverses Chronic Neuropathic and Bone Cancer Pain in FLEx PSAM4-GlyR 
Mice. eneuro 

10

96. 

Randall,  L.O.  (1957).  A  method  for  measurement  of  analgesic  activity  of  inflamed 
tissue. Arch Int Pharmacodyn Ther 

111

, 409-411. 

97. 

Chaplan, S.R., Bach, F.W., Pogrel, J., Chung, J., and Yaksh, T. (1994). Quantitative 
assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of neuroscience methods 

53

55-63. 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint 

2024.01.11.575033v1.full-html.html
background image

39 

 

98. 

Hargreaves,  K.,  Dubner,  R.,  Brown,  F.,  Flores,  C.,  and  Joris,  J.  (1988).  A  new  and 
sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain 

32

, 77-88. 

 

.

CC-BY-NC-ND 4.0 International license

perpetuity. It is made available under a

preprint (which was not certified by peer review) is the author/funder, who has granted bioRxiv a license to display the preprint in 

The copyright holder for this

this version posted January 12, 2024. 

https://doi.org/10.1101/2024.01.11.575033

doi: 

bioRxiv preprint